海棠果树粘弹性振动结构模型的研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文):海棠果树粘弹性振动结构模型的研究论文题目(外文):CrabApplesTreeStructureModelofViscoelasticVibrationResearch研究生姓名：张敏敏学科、专业：工程力学研究方向：机械系统动力学导师姓名职称：王春耀（教授）论文答辩日期2015年5月27日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要本课题研究是在新疆现代化林果业繁荣发展的大背景下应运而生。为了改变古老的人工采摘果品的传统，把机械化生产的理念融入到林果采摘行业中，不仅能够提高采摘效率，更能够降低劳动力成本，使得果品更具有市场中价格竞争优势

2、。在机械化采摘应用过程中，碰到了许多问题使其推广进程缓慢，问题集中发生在采摘果品品质不达标和对果树的损伤方面，因此对机械采摘提出了更高的要求。本文研究视角着重于对果树本体的研究。文中借助于弹性体中的一维欧拉——伯努利梁理论对果树的树干和树枝进行研究，建立了枝干的简化模型，推导出了果树枝干的理论方程，并围绕理论方程中的对于果树的相关属性参数进行实验测量。通过设计实验对海棠果树的体型特征、弹性模量和阻尼系数进行测定，得出相关结论如下：a)海棠果树的枝干横截面圆的长短轴具有高度线性相关性，因此该果树模型可以用圆柱体替代。通过对主干和侧枝横截面面积衰减率的计算对比得出，主干的截面圆变化率小，

3、而侧枝截面圆变化率大，因此主干可视为等截面圆梁，侧枝视为变截面圆梁。b)海棠果树的抗弯弹性模量与树枝直径相关，随着树枝的直径增加，抗弯弹性模量增加，树枝刚度增加，树枝横纹的抗压强度极限增加，并且得出直径与树枝横纹的抗压强度极限呈高度线性相关。树干直径大于36mm树木材质偏向于线弹性材料，当树干直径小于20mm树木的材质变为非线弹性材料。c)海棠果树的阻尼系数随直径增加而增加，近地端阻尼远大于远地端阻尼。文中通过室内共振实验及冲击实验得出了果树的动态响应特性，其结论如下：a)果树的共振频率应在10Hz左右。b)通过冲击实验得出冲击能量主要沿果树主干方向传递，分析出果树主干上冲击波传递速

4、度分布是从350m/s衰减至90m/s，树干消耗了绝大部分冲击能量，并且通过与刚性体和弹性体的冲击信号的对比能够看出果树直径较粗的部分属于刚性冲击，而比较细的部位是弹性体冲击，该结果与第三章结论相印I新疆大学硕士研究生学位论文证。c)冲击能量沿树干传递时部分会分流至分枝上，分流能量的多少与树枝与树干的夹角有关，夹角越大，分流能量越少，树枝对于树干部位的冲击引起的响应越小。因此在使用冲击型采摘机时，应根据树形规律选择不同的冲击载荷，在提高采摘率的同时，降低冲击对果树的伤害；同时也提醒我们果树在种植修剪阶段就应综合考虑，保证果树生长的几何特征且带来较大采摘效率。d)通过垂直于果树分枝平面

5、和平行于果树分枝平面的冲击效果的实验观察可知，当冲击方向平行于果树分枝平面时，带给果树分枝的加速度最大，这表明采用该种冲击方式能够最大限度的把冲击能量从树干分流给树枝，使树枝产生最大的加速度响应，有利于水果的掉落。因此在实地采收时，宜采用平行于树枝平面的方向进行冲击，如此可以使采摘效率提高。关键词：采摘机；弹性模量；阻尼系数；冲击；能量传递；果树模型II新疆大学硕士研究生学位论文ABSTRACTThisresearchwasraisedundertheprosperitybackgroundofthedevelopmentofmodernfruitindustry.Inorderto

6、changethetraditionalofpickingfruittotallybyartificialwork.Integratedtheconceptionofmechanizingproductionintofruitpickingindustry,notonlyimprovetheefficiencyofpicking,butalsodecreasethelaborofcostprice.Allthesehadmadegreatcontributiontotheadaptionoffruittothefiercemarketcompetation.Intheprocesso

7、fapplyingmechanizationpickingtechnology,thereweremanyproblemsslowdownitspromotion.Oneoftypicalproblemswasthequalitypickedbymachinecannotsatisfyrelatedstandard,theotheronewasthedamagetofruittrees.Therefore,higherrequirementswereput