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甘蔗是我国广东、广西、云南、海南、台湾等省区的重要经济作物之一，也是我国制糖业的重要原料。我国糖业成本较高，主要原因之一是甘蔗机械化生产水平较低，目前甘蔗收割机械中普遍使用的旋转圆盘式根切器，对茎秆的多次切割造成收割损失和糖份损失，根茬损伤则影响宿根的发芽率，影响到下一年的产量。试验和理论研究表明，冲击切割过程中甘蔗茎秆劈裂问题，在现有的根切器上是不可避免的，传统的旋转圆盘式根切器存在的高破头率和高损失率问题很难从根本上解决，这制约了甘蔗机械化收获的推广应用。人工砍甘蔗过程中表现出来的低破头率、低损失率以及低能量消耗为发明新型根切器提供了仿生学研究基础。人工砍蔗过程中的切割力是动态变化的，割刀动态切割力是反映切割过程的一个重要参数，深入探索人工砍蔗过程中的切割力的变化情况，揭示人工砍蔗过程的规律，为解决上述问题提供了原创性思路，具有重要的理论和实际意义。
本论文利用中国南方的人工砍蔗工具——小锄头，设计了人工砍蔗实验方案，选择甘蔗直径、砍切部位、砍切方式、砍切主体四个因素进行人工砍蔗动态切割实验，结果表明：
(1)人工砍蔗砍切方式对甘蔗严重破损率的影响最大，当不入土砍切时，严重破损率高达52.71％，而入土砍切时，没有发生严重破损的情况，入土砍切比不入土砍切根茬破损情况明显要好，甘蔗切割应采用入土切割方式；其次是甘蔗砍切部位对严重破损率的影响，砍切部位在中间处的严重破损率比在节处的严重破损率大31.87％，最好砍在甘蔗的节处和靠近节处，避免砍在甘蔗一节的中间位置处；再次是甘蔗直径对严重破损率的影响，甘蔗直径在15mm≤d<25mm及25mm≤d<35mm时，人工砍蔗根茬发生严重破损的比例分别为22.86％和29.11％，甘蔗直径越大，严重破损率越大。
(2)人工砍蔗时，砍蔗截面的倾角比较大、比较离散，人工砍蔗时无破损、轻微蔗皮破损、轻微破损(无破损+轻微蔗皮破损+严重蔗皮破损)的截面倾角分布在10°～55°的广大区间内，其中最主要集中在20°～40°的区间里。人工砍蔗时轻微劈裂、劈裂、严重破损(轻微劈裂+劈裂+爆裂)的截面倾角分布在5°～35°的广大区间内，其中最主要集中在15°～30°的区间里。轻微破损(无破损+轻微蔗皮破损+严重蔗皮破损)时的截面倾角平均值为30.86°，严重破损(轻微劈裂+劈裂+爆裂)时的砍切截面倾角平均值为21.79°，相差10°左右。
(3)人工砍蔗时，砍切力都主要集中在200N～800N的区间里，而且分布比较离散。甘蔗直径对人工砍蔗峰值砍切力的影响的单因素方差分析结果，取显著性水平α=0.05，显著性水平为0.016，小于0.05，说明不同的甘蔗直径对砍切力的影响极显著。砍切力随着甘蔗直径的增大而变大。
(4)在甘蔗不同的部位砍切时，动态峰值砍切力的变化趋势一致(除了砍切部位外，其余实验条件和因素一致)，区别并不明显，主要集中在200N～800N的区间里。不同砍切部位时，砍切力的平均值差别不太大，在不同砍蔗部位时的峰值砍切力的显著性水平为0.118，大于0.05，砍切力的区别不显著。在节处时，砍切力最大，靠近节处次之，中间处的砍切力最小，砍切力平均值与砍切部位呈线性关系。
(5)在不同砍切方式下的峰值砍切力的显著性水平为0.000，不同砍切方式下的峰值砍切力的差别极其显著。入土砍切方式时的峰值砍切力折线在不入土砍切方式时的峰值砍切力折线的下方，即入土砍切方式时的峰值砍切力比不入土砍切方式时的峰值砍切力要大，不入土砍切时的砍切力主要在[200，600]N的区间里，主要集中在400N附近，而入土砍切时的砍切力主要在[200，800]N的区间里，主要集中在600N附近。
(6)在不同砍切主体下的峰值砍切力的显著性水平为0.032，小于0.05，不同砍切主体下的峰值砍切力的差别显著并且比较离散，但是不同砍蔗主体的砍切力都集中在[200，800]N的区间里。