随着芒草转化生物能源等技术进步,未来对原料的需求将成为产业化发展的障碍。目前,芒草作业机械研究非常少,收割一直停留在传统的人工砍割阶段,无法达到生物能源工厂化对原料的要求,有必要研究开发生物质收集机械自动化来为未来的需要做准备。本文以芒草为研究对象,研究芒草茎秆的力学特性,以期为芒草机械设计合理的切割方式和切割刀具提供基本技术参数。本文主要研究内容与结论如下：(1)芒草茎秆的切割与最大弯曲应力有关：芒草茎秆切割临界速度正比于剪切强度,与密度和剪切塑性模量成非线性递减关系。(2)通过对芒草茎秆切割阻力影响因素试验的单因素和多因素切割试验的结果可以得到：在一定工况下,选择锯齿形刀片、滑切方式时切割芒草茎秆的切割阻力最小；锯齿形刀片在滑切试验中芒草茎秆切割阻力随着速度增大而减小的倾向,但并非是明显的直线关系：芒草茎秆切割阻力随着直径的增大均以Cubic函数递增。应力和剪切强度随直径的增大以Cubic函数递减；节点处的切割阻力比节间处大；芒草茎秆的纤维素和木质素含量影响切割阻力变化和影响芒草机械化收割质量；在20%到90%含水率范围内,芒草茎秆切割阻力都呈先增大后减小趋势,且在接近纤维饱和点含水率时,切割阻力比较大。综上其较优方案为切割方式为滑切；切割速度为400mm/s;切割刀片为锯齿形刀片。(3)通过对芒草茎秆的物理特性试验,弯曲试验的结果得出：试验的弯曲荷载-位移曲线均显现出一定的非线性特征。试验中,荷载超过芒草最大荷载时,芒草瞬间折断,呈现出很明显的脆断性。通过SPSS的多元方差分析,得出不同的茎秆部位置对芒／南荻杂交种、2年生南荻无性繁殖苗和3年生南荻种子苗的弯曲性能在茎秆部位置间存在极其显著的差异。拉伸试验得出：芒／南荻杂交种茎秆的弹性模量平均值为1727MPa,屈服应力平均值为43MPa。(4)利用ANSYS/LS-DYNA软件建立芒草茎秆-切割刀系统的仿真模型,进行三元二次旋转组合试验,仿真试验结果可得：切割阻力随着刃角的增大而增大,随滑切角的增大而减小,随切割速度的增大而减小；切割能耗随刃角的增大而增大,随滑切角的增大而减小,随切割速度的增大而增大。(5)利用自制的切割试验装置对芒草茎秆进行试验,试验结果表明在一定的切割转速下,圆盘锯片比二齿刀片切断率大。无论圆盘锯片还是二齿刀片切断率都随切割转速增加而增加。要保证切断率,切割转速应大于430rpm,应采用圆盘锯片。