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找到 8 条结果
[期刊论文] 彭俊 孙世鹏 傅隆生
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北大核心
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摘要:沙棘在西部广泛种植,用于水土保持和防风固沙.其果实有较高价值,但采收非常困难,影响其经济价值开发.机械振动使果实分离是可行的方式之一.为了正确合理地设计开发装备,利用有限元方法对沙棘的机械振动采收机制进行动力学研究.首先,沙棘树的3D模型由Pro/E建立并导入ANSYS,再用模态分析确定沙棘树的自然振动属性,最后采用谐响应分析观察模型在正弦谐波载荷下的稳态响应.模态分析表明:沙棘树的前20阶固有频率为8.790 ~31.224Hz.谐响应分析表明:振动载荷应用于侧枝比应用于主干更加优越,且对沙棘树枝条的破坏性更小.此外,14Hz和180~280N的振动载荷可以确保大多数沙棘果实从树上分离.为此,对沙棘振动采收进行有限元仿真分析,为振动装备的开发提供了理论基础....
摘要:我国大部分桑葚种植于山丘地区,存在采摘作业环境复杂、劳动强度大、人力支出费用高昂等问题。因此,必须对桑葚的脱落特性进行试验研究,探寻桑葚振动采摘的适宜参数,为实现桑葚的机械化采收提供指导,以此促进桑葚产业的健康发展。通过高速相机设备及东华动态测试系统对桑葚的振动脱落规律进行研究,探寻桑葚振动采收的最佳振动参数。试验结果表明:桑葚在振幅为18 mm、转速为1700 r/min、主振频率为28 Hz 时,果实获得最佳的采摘率,且果树树体无损伤,无生果落果;过大的振幅将引起果树树干的剧烈振动,同时生果将随熟果一起脱落;过大的振动频率将对树体造成破坏,振动装置树体的接触部位出现明显损伤;过小的频率或振幅所获得果实收获率较低。...
摘要:沙棘在西部广泛种植,用于水土保持和防风固沙。其果实营养丰富、有较高经济价值,但采收非常困难,影响其经济价值。为改变人工采摘的状况,有必要进行沙棘的机械化采收研究。为此,研究了沙棘果实果柄脱离的振动采摘机理,建立了双自由度受迫振动物理模型,推导出动力学方程,并采用数理微分方程求解得到沙棘果实-果柄系统稳态受迫振动输出解及采摘惯性力。同时,通过贝塞尔函数曲线模拟果实的几何形状,得出果实几何轮廓曲线方程,并利用Pro/E的函数功能画出沙棘果实的三维模型,将模型导入有限元分析软件 ANSYS进行了模态分析。结果表明:理论计算的果实-果柄系统的位移、速度和加速度响应有限元仿真分析的结果比较相符,频率在18~46 Hz范围内时,果实部分产生共振且主振型最大,故果实的最佳采摘频率范围可确定为18~46 Hz。该研究为沙棘振动采摘装备的开发提供理论基础。...
摘要:为了研究冬枣果实在收获、分选、运输及贮藏过程的力学特性,对冬枣果实进行压缩实验和有限元仿真,分析不同成熟度白熟期和脆熟期冬枣在不同压缩方向下的弹性模量以及接触应力.压缩实验结果表明:白熟果实的破裂力大于脆熟果实;二者的压缩曲线相似,横向压缩曲线有较明显的生物屈服点,纵向压缩时没有明显的屈服点.横向压缩时,白熟果实的平均弹性模量计算值仿真值分别为3.527 MPa和3.263 MPa,平均误差为11.38%;脆熟果实的平均弹性模量计算值仿真值分别为3.131 MPa和2.877 MPa,平均误差分别为12.96%.纵向压缩时,白熟和脆熟果实的弹性模量计算值仿真值平均误差分别为26.24%和27.66%.压缩应力云图显示:上压头接触面的最大应力大于固定底板接触面的最大应力;横向压缩时,上下表面的接触应力呈现对称分布;相同的压缩方向,白熟果实的计算最大应力和仿真最大应力都大于脆熟果实;最大应力的计算值和仿真值的误差较大,最小平均误差为26.24%.研究结果可为冬枣运输、分级及贮藏过程中选择合适的包装设计和摆放方式提供理论参考....
摘要:为研究冬枣振动采收过程中果实的运动规律和脱落轨迹,采用改装的电动往复锯连接自制振动采摘头对树枝进行高速振动,用高速相机记录不同振动频率(15、20、25 Hz)下冬枣果实的运动轨迹,对高速视频进行分析,计算在振动过程中的枣果脱落类型、脱落时间和运动轨迹,以及果实脱落时的速度、加速度和惯性力.结果表明:1)冬枣果实的主要脱落类型是旋倾型,15、20和25 Hz时,旋倾型脱落的果实个数比例分别为81%、66%和78%,参考已有研究经验,冬枣机械收获宜选用连续式振动设备;2)随着振动频率的增大,果实的平均脱落时间减小,3个频率的果实脱落时间分别为1.71、0.54和0.43s,15 Hz时果实脱落时间20和25 Hz时的果实脱落时间存在显著性差异,而2025 Hz时的果实脱落时间无显著性差异;3)果实的速度和加速度随着振动频率的增大而增大,但不同频率的果实平均脱落惯性力不存在显著性差异,3个频率下分别为0.48、0.43和0.49 N.本研究结果可为机械收获装备的设计选型研发提供理论依据....
摘要:为了对冬枣损伤进行早期检测,采用近红外高光谱图像技术对损伤区域成像.针对高光谱图像波长多的特点,分别采用连续投影算法、相关特征选择算法、一致性(Consistency)算法选择冬枣损伤的特征波长,对提取的特征波长分别应用k-邻近、朴素贝叶斯(naive bayes,NB)、支持向量机(support vector machine,SVM)3种分类方法进行损伤区域识别.结果表明:所有方法选择的一致特征波长在1 353 nm和1 691 nm附近.Consistency算法选择的特征波长在SVM分类器下分类识别正确率达到95.16%,一致特征波长在NB分类器下分类识别正确率达到84.26%,验证了一致波长的有效性,为多光谱成像技术实现在线检测冬枣损伤提供参考依据....
摘要:为确定冬枣的机械选择性收获参数,试验测定不同成熟度果实的物理及生物特性参数,对其物理及生物特性参数之间的关系进行研究.结果表明:未熟期、白熟期和脆熟期的冬枣果实密度分别为902.15、911.68和947.06 kg/m3,硬度分别为17.26、16.24和13.9 kg/cm2,果实成熟度越高果实密度越大而果实硬度越小,脆熟期果实的密度及硬度白熟期和未熟期果实的密度及硬度都存在显著性差异;未熟期、白熟期和脆熟期果实的树枝果柄分离力都大于果实果柄分离力,在机械振动收获时,果实脱落发生在果实果柄连接处,分离力都随着成熟度的增加而减小,白熟期和脆熟期果实的果实果柄分离力存在显著性差异,有望实现选择性收获;白熟期和脆熟期果实的压缩曲线趋势相似,都没有明显的生物屈服点.白熟期果实的破裂力为145.77 N显著大于脆熟期果实的破裂力128.95 N,果实和脆熟果实的压缩弹性模量均值分别为2.09和1.89 MPa,二者无显著性差异.果实破裂前,果实所受压力变形呈近似线性关系....
摘要:沙棘是一种理想的生态环境保护植物,在中国的西部广泛种植,其果实具有较高的营养和药用价值.但沙棘果实的采收非常困难,使其经济价值远未开发,因此有必要研究沙棘果实的机械采收.收获沙棘及其它小果实通常是通过振动树干或树枝,使果实分离.为了正确设计合适的振动采收装置,有必要先模拟振动采收机制并进行分析. 本文使用了有限元分析技术描述沙棘树的振动特性.首先,沙棘树的三维实体模型是由Pro/E建立并导入到有限元分析软件.其次,使用模态分析确定沙棘树的自然振动属性,如固有频率和振动模式.最后,采用谐波响应分析来观察添加了一个正弦载荷时的稳态响应.模态分析结果表明,沙棘树的前十阶固有频率在14.895Hz(一阶频率)至59.814Hz(第十阶频率)之间变化.谐响应分析的结果表明,振动收获沙棘果实时,振动载荷应用于侧枝显然比应用于主干更加优越,而且对沙棘树枝条的破坏性也更小.振动载荷为66N可以确保大多数沙棘子从树上分离.本文通过对沙棘的振动采收的有限元模拟仿真分析,为沙棘振动采收装备的开发提供一定的理论基础.
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