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木薯是一种重要的粮食作物,同时也是一种经济作物,其块茎是工业上制备糖和酒精等的重要原材料。随着木薯的广泛种植,人们对于往往废弃的木薯茎秆的可利用性也展开各种研究。目前木薯茎秆的各种应用全部建立在茎秆切断或粉碎的基础上,因此有关木薯茎秆的力学性能研究显得尤为重要。关于植物茎秆力学性能的研究有着诸多方向,如植物茎秆的抗倒伏性能,植物茎秆的切断性能,植物茎秆的弯曲稳定性等。本文以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。同时,分析了木薯茎秆的复合结构特征,给出了各类型材料柔性矩阵与工程常数之间的关系式,并对木薯茎秆所属材料类型进行了假设。材料参数是仿真分析中的重要数据,其直接决定仿真分析结果的准确性。在研究中,使用了万能试验机对木薯茎秆的主要力学成份(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据,并运用统计学方法对试验数据进行分析,判定木薯茎秆为横观各向同性材料。根据横观各向同性材料弹性系数之间的关系式,同时参考多种植物茎秆的弹性数据,推导比拟出了木质部、韧皮纤维的剪切模量和泊松比。依据木质部、韧皮纤维的弹性数据建立了木薯茎秆有限元模型,仿真模拟了木薯茎秆在失效极限状态下的位移、应力、应变、切应力等情况。研究中所得主要结论数据如下：(1)木薯茎秆木质部轴向弹性模量Ez=250.42MPa,径向和横向弹性模量Ez=Ey=50.01MPa;剪切模量z=92.75Mpa;泊松比μyx=0.42,μzx=μzy=O.35。木薯茎秆韧皮纤维轴向弹性模量Ez’=12.24MPa,径向和周向弹性模量Ez’=Ey’=1.78MPa剪切模量Gxy=0.68MPa, Gxz=GyZ’=4.67Mpa;泊松比μYX=0.38,μzx=μzy=0.31。(2)长度为40mm的木薯茎秆模型在材料轴向压缩失效极限状态下仿真结果为：茎秆模型上节点的最大位移为1.546mm,最小位移为0.0872mm；最大应力9.60MPa,最小应力0.469754Mpa；最大应变0.036732,最小应变0.036447。韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002195Pa--0.000231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000231Pa-0.000014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.00014Pa；YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ方向、XZ方向的切应力主要集中在3.07E-10Pa～4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。(3)长度为40mm的木薯茎秆模型在材料横向压缩失效极限状态下仿真结果为：茎秆模型上节点的最大位移为7.629mm,最小位移为0.038mm；最大应力7.64MPa,最小应力0.0023469Mpa；应变值主要集中在0.389688附近。模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布；XY方向切应力最大值为±1.74649Pa,最小值为±0.194054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005063Pa；XZ方向切应力最大值为±0.260701Pa,最小值为±0.028967Pa。本文应用通用有限元仿真软件ANSYS建立了木薯茎秆复合结构的有限元模型,给出了植物茎秆类材料从力学参数测量到仿真分析的完整研究方法,为其他类似材料的分析研究提供了有益参考。