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植物细胞的渗透力学模型及内压研究

专 业: 固体力学
关键词: 机械损伤 细胞模型 内压 渗透
分类号: S601
形 态: 共 46 页 约 30,130 个字 约 1.441 M内容
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内容摘要


目前对水果、蔬菜的机械损伤研究主要集中在宏观损伤机理和实验上,例如研究了重力、振动参数、降落高度、最大加速度、吸收能量、碰撞时间等物理量与机械损伤程度的关系。

这些研究对损伤作了表象的解释,而没有涉及到其微观本质。

细胞是生命的实体和生命的基本单位,几乎所有有机体都是由细胞和细胞的产物组成。

所以对水果蔬菜机械损伤的更为本质的解释必须从细胞层次来寻找。

因此,宏观外力如何在细胞间分布和传递,细胞的内压怎样随之变化,在内压变化的同时,渗透又如何随内压的改变而进行,这些问题的研究具有重要的意义。

细胞力学行为的研究将有助于揭示应力--生长关系机理和细胞内大分子层次一系列化学信号、生物信号的感受、传递、转导、转录表达的机理,因此,它是连接力学效应与生物效应,化学效应的桥梁。

该文建立了二维细胞力学模型,计算了在受压状态下细胞的内压和细胞壁应力的变化,并对泊松比和弹性模量对计算结果的影响作了讨论。

发现泊松比对内压变化的影响并不显著。

而在相同的压缩量下,弹性模量越大,内压越大,但细胞壁的应力越小。

不过随着压缩量增大,弹性模量越大,则细胞壁的应力增长越快。

该文着重建立了三维球形细胞力学模型,推导了在平板压缩情况下细胞的平衡方程,并求出其数值解,得到了细胞在平板压缩时外形的变化。

还研究了不考虑渗透和考虑渗透诸情况下细胞内压及体积的变化,发现内压随压缩量的增大而增长,并且增长速度也在增加。

并进一步对不同的加载速度对渗透的影响作了讨论,发现加载速度的快慢对内压的变化影响甚微,但对体积的变化则有着显著的影响。

另外,还利用三维球形细胞力学模型对其它的一些压缩形式做了计算,包括压缩到一定程度后保持位移不变、保持载荷不变,以及有空心圆柱约束等情况,分析了这些情况下渗透规律以及内压、体积和细胞外形等的变化,并得到了许多有趣的结果。

该文所建立的细胞力学模型为轴对称问题研究提供了分析方法,在细胞层次的研究上开辟了一条新路,为植物细胞力学研究的深入提供了新的途径……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究的目的、意义
1.2国内外研究现状分析
1.3论文的主要工作
第二章 植物细胞的结构及其二维力学模型
2.1植物细胞的结构
2.2细胞的力学模型
2.3理论分析
2.4计算结果分析
2.5小结
第三章 细胞的三维力学模型
3.1预备定理
3.2细胞的三维力学模型
3.3体积控制条件
3.4数值计算过程
3.5计算结果及讨论
3.6小结
第四章 其它一些压缩方式的计算分析
4.1压缩到某程度后保持两平板间距离不变
4.2压缩到某程度后保持施加在平板上的外载不变
4.3有约束的平板压缩
4.4小结
第五章 结论与展望
5.1论文的主要结论
5.2论文的创新之处
5.3建议与展望
参考文献

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中图分类: > S601 > 农业科学 > 园艺 > 一般性问题 > 生物学原理

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