中文摘要：

研究意义稻麦及玉米等茎秆类作物的收获切割已有成熟的理论。然而甘蔗的收获切割却有两个显著不同的特点1）甘蔗茎秆是榨糖的材料，象稻麦玉米一样反复切割就会造成很大的损失，2）甘蔗是多年生作物，机器若砍切不当，造成高破头率，将直接影响来年宿根甘蔗的生长质量。研究甘蔗切割机理，探索降低甘蔗机收破头率、减少切割损失的途径，对甘蔗收获机设计以及甘蔗收获机械化技术推广应用具有重要意义。研究内容①甘蔗的物理力学特性、材料模型及其失效机理；②甘蔗收获机械根部切割器运动学模型及其计算机仿真；③甘蔗切割动力学模型、有限元模型及其破坏过程有限元分析；④进行甘蔗切割过程高速摄像研究，分析甘蔗切割破坏过程；5）试验研究切割器结构参数、运动参数、刀片形状、刀刃形式对甘蔗切割过程的影响，探讨切割器和刀片的最优设计。

结论摘要：

以材料科学的观点，在试验研究甘蔗茎秆力学性能的基础上，建立甘蔗茎秆材料模型与本构方程，在此基础上研究甘蔗茎秆切割机理。研制了单刀切割试验台、液压驱动根切器试验台、土槽试验台车根切器试验台上，开发了甘蔗茎秆切割力动态采集系统。使用美国PHOTRON公司生产的FASTCOM-10K高速摄像机拍摄切割过程，试验研究了甘蔗茎秆切割力、切割过程中甘蔗茎秆根茬破坏情况和破坏过程。应用弹性力学理论、动力学理论对切割过程的切割力、临界切割速度、切割功率和破坏力学进行理论分析。取得了如下主要研究成果（1）建立了甘蔗茎秆的材料模型、力学指标体系与本构方程；（2）建立了根茬破坏等级分级标准；（3）建立了甘蔗茎秆切割力理论计算公式和经验计算公式；（4）建立了临界切割速度计算模型和根切器功率消耗模型；（5）建立了切割过程破坏理论和破坏准则；（6）得到各种刀片切割下根茬破坏情况和入土切割时入土深度对切割力和根茬破坏情况的影响；（7）建立了根部切割器虚拟样机；（8）提出了多刀切割和重复切割对切割质量和切割损失的影响，并建立了多刀切割刀数和重复切割刀数的计算公式；（9）建立了根切器几何参数、运动学参数的优化配置。