近日，中国热科院农机所在甘蔗茎秆力学特性表征与数值模拟领域取得重要研究进展，相关成果为甘蔗收获装备减损降耗优化提供了关键理论支撑与数值工具。

‎在甘蔗机械化收获过程中，茎秆需经历切割、夹持等复杂载荷作用，其力学响应直接影响切割能耗、输送稳定性和茎秆损伤程度。然而，现有研究多局限于单一加载模式下的参数测定，缺乏对甘蔗茎秆方向依赖性和纵向梯度特性的系统表征。针对上述问题，研究团队以成熟期甘蔗茎秆为研究对象，选取基部和中部节间，分别开展轴向压缩、径向压缩和三点弯曲试验。结果表明，基部节间的三项力学参数分别较中部高出47.12%、22.05%和24.01%，差异均具有统计学显著性（p<0.05）。研究进一步揭示，甘蔗茎秆沿轴向的承载能力显著优于径向，表现出典型的横观各向同性特征，且沿茎秆纵向承载能力存在明显的力学梯度。研究团队通过ANSYS Workbench构建了横观各向同性有限元模型，三点弯曲仿真结果表明，模型预测的峰值载荷误差控制在10%以内，基部与中部试样的峰值位移相对误差分别为3.50%和6.16%，载荷-位移曲线与实验趋势高度一致。该模型能够较好地再现甘蔗茎秆在准静态三点弯曲条件下的宏观失效前响应，为后续切割、夹持、输送等甘蔗收获相关过程的力学分析提供了可靠的数据支持。

整体工作流程图

该研究成果以“Mechanical characterization and transversely isotropic finite element modelling of sugarcane stalk”为题发表于《Frontiers in Plant Science》。中国热科院农机所郑镇辉青年副研究员为论文第一作者，王槊副研究员、韦丽娇研究员和黄伟华副研究员为共同通讯作者。该研究得到中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队、海南省国际科技合作研发项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费等项目资助。

论文链接：https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2026.1938979/full