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《安徽农业大学》 2010年 硕士论文
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江淮地区塑料大棚结构性能研究及优化设计

李仁杰  
【摘要】: 以四种不同型号低碳钢材为试验材料,测定了其机械性能屈服强度、抗拉强度、硬度,并研究了在常温、老化、浸水条件下的抗拉、抗压、硬度方面的性能变化,对设计的GP-C9.632-Ⅱ型大棚的抗荷载能力、设施中气温、土温、湿度、光照变化特点及对辣椒栽培的影响进行研究。结果表明: 1.随着钢号增加,钢材料的机械性能都逐渐增加,强度和硬度成正向增加,但伸长率却逐渐降低。A3号在强度、塑性、韧性等各方面较好地满足了无缝钢管的要求,适合再加工;A4、A5号钢材强度高及屈服点高,韧性较差,不易加工、造型,适合不进行再加工的成型材料产品。 2.高温高湿腐蚀对钢材料的机械性能影响比热空气老化影响明显。高温高湿处理24h后,抗拉性能、抗压性能、硬度分别是常态的38.07%,34.81%,41.84%;热空气老化后,抗拉性能、抗压性能、硬度分别是常态的95.14%,95.31%,89.36%。可见大棚骨架材料的防腐蚀措施对提高大棚使用寿命及抗荷载能力至关重要。 3.与当地常用的GP-C4.525和GP-C6.325型大棚相比,设计的GP-C9.632-Ⅱ型大棚从跨度和种植空间上都有了较大的改善,但从矢跨比对雪荷载影响及大棚外形与抗风荷载方面分析,此大棚结构及外形不合理,外形结构不符合空气动力学设计要求,需要进行改进、优化。 4.随着大棚空间的扩大,设施内气温日变化曲线逐渐趋于平缓,波动幅度逐渐减小,从这方面来看GP-C9.632-Ⅱ型大棚可以提高设施内夜间最低温,有利于冬季保温。 5.在白天晴天情况下,温室中随着土壤深度增加,地温变化幅度逐渐减小,最高温出现的时间也逐渐推迟;浅层地温变化与空中150cm气温变化存在极其显著的相关性,变化规律基本一致,但存在一定的滞后性;但随着大棚空间的增大,大棚内的地温变化幅度也随着减小,而随着土壤深度的增加,这种受大棚大小影响作用越来越小。 6.温室大棚中湿度变化也有季节和日变化规律。随着温度的升高,饱和水汽压剧增,湿度不断降低;反之,湿度又不断升高;不同大棚中湿度变化不尽相同,经比较GP-C9.632-Ⅱ大棚空间大,内部环境受外界影响波动小,湿度变化幅度最小;但总体变化规律相同。 7.对不同结构大棚中光照强度及透光率分析,GP-C4.525型大棚、GP-C6.325型大棚、GP-C9.632-Ⅱ型大棚的透光率分别为73.21%、59.61%、52.00%;GP-C9.632-Ⅱ型大棚透光率过低,而且棚内光照强度也过低,不能较好的满足辣椒生长发育要求。辣椒的净光合速率日变化趋势为“双峰”曲线有明显的“午休”现象。 8.综合研究表明GP-C9.632-Ⅱ大棚(外层)结构及外形不合理,需要进行重新设计优化,假定大棚跨度960cm不变,经设计后顶高为300cm,肩高为120cm;同时也根据空气动力学原理确定了大棚外层和内层外形各弧点高度参数;还根据实际情况对内棚拱杆粗度、拱间距提出了修改建议。


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