苹果损伤力学特性

为了减少采摘机器人在采摘苹果的过程中对苹果果皮造成挤压和碰撞等机械损伤，对苹果机械损伤规律进行研究。以成熟红富士苹果为试验材料，采用CMT6502型精密型微控电子万能试验机进行压缩试验。通过分析苹果方块受压时的力学特性，建立其受压力学模型，计算得到苹果的抗压弹性模量为2.091 MPa，受压时的最大弹性限度0.130 MPa，苹果方块受压时的弹性模量变化基本保持在5~7 MPa。当苹果方块受到的应力值达到其下屈服极限0.125 MPa时，苹果方块形变加快。此研究可为苹果的机械损伤做出较为合理的预判。      

苹果的机械特性和机械损伤

本文简要介绍了苹果的机械特性和机械损伤的测定方法,论述了包装箱中苹果在冲击载荷和随机振动作用下的机械损伤规律,并提出了苹果包装箱系统的简化模型,此简化模型可用于研究包装箱中苹果的机械损伤特性。     

受损苹果颜色和组织的近红外光谱特性

通过对富士苹果的正常部位和损伤部位的组织观察、近红外光谱的测量分析以及颜色的测量，认为与秦冠和黄香蕉苹果相比，富士苹果受损后，在1h内表面色差最小；损伤部位吸光度基本上是沿着正常部位的变化趋势而变化；760～960nm范围内的波长可以用于表面损伤苹果的检测；富士苹果损伤部位的吸光度随时间变化关系符合方程Y=αX^b。     

苹果采收平台输送装置设计与优化试验

针对国内苹果园人工采收效率低和损伤率高的问题,设计了一种苹果采收平台输送装置,实现苹果自动输送作业。首先通过对苹果输送过程进行运动学分析,确定影响苹果机械损伤的主要因素及各因素的试验取值范围。其次根据Box-Behnken试验设计原理,以输送速度、果托倾角、果托形状为试验因素,以损伤率为试验指标,对苹果采收平台输送装置的作业参数进行试验研究,建立试验指标与试验因素之间的回归模型。最后分析了各因素对试验指标的影响规律,并根据回归模型对试验因素进行综合优化。试验结果表明：当输送速度为0.2m/s、果托倾角为30°、果托形状为圆台体时,苹果损伤率为3.69%,苹果机械损伤明显低于未经参数优化的苹果采收平台输送装置,输送作业效果最好。研究结果可为苹果园采收平台的结构优化和输送作业参数控制提供参考。     

苹果采后加工碰撞损伤影响因素研究

针对苹果在清洗、分级和包装等采后加工过程中损伤率较高的问题,以红富士苹果为试验材料,利用自制的苹果跌落试验台,研究跌落高度、果实质量、碰撞材料对苹果碰撞损伤的影响.通过3因素3水平正交试验,分析试验因素对苹果碰撞损伤体积影响显著性;并通过试验确定苹果在2种碰撞材料下的碰撞损伤临界跌落高度.试验结果表明:影响苹果碰撞损伤...     

损伤对苹果电参数值的影响

为了探索以电学特性识别损伤果品的方法,以富士苹果为对象进行了撞击和静压损伤对苹果电参数值影响的试验。结果表明,在苹果发生损伤后0．5h内,其相对介电常数和电阻率急剧变化,3h后趋于稳定,而同期无损苹果的相对介电常数和电阻率基本保持不变。储藏期间,撞击损伤苹果的相对介电常数持续增大并出现跃变;静压损伤苹果的相对介电常数迅速增大后保持不变,而无损苹果的相对介电常数一直保持增大趋势。     

机械损伤苹果CT值的试验研究

以陕西产富士苹果为试验材料,利用X射线电子计算机扫描技术,测定了从不同高度下落苹果CT值的变化规律.试验结果表明,受机械损伤的苹果,在相同的扫描层上,苹果的CT值随贮藏时间增加而降低.且苹果受机械损伤程度越高,苹果的CT值越低.随着扫描层位置与撞击点距离的增加,未受损伤苹果的CT值略有下降;而受机械损伤苹果的CT值明显上升.且随着贮藏时间的变化,苹果CT值随受损伤程度的变化规律有所不同.     

基于主动热成像技术的苹果早期机械损伤检测

针对苹果早期机械损伤在普通光学图像中特征不明显,易受表皮颜色、果梗和花萼干扰,很难检测识别的特点,选取红富士苹果作为研究对象,通过主动红外热激励以及降温措施,利用红外热成像技术研究苹果表面机械损伤温度变化情况.结果表明:苹果表面早期机械损伤在热图像中的对比度受周围空气流动影响,苹果的缺陷部位与果梗、花萼的线轮廓温度曲线的波形特征存在明显差异,可以较好地排除苹果果梗和花萼的干扰,达到缺陷检测的目的.     

果园采摘平台传送装箱系统设计与试验

为了提高采摘效率,减小滚动和跌落等对苹果造成的碰撞损伤,设计了与果园采摘平台相配套的传送装箱系统。应用L9(33)正交试验方法,以动传送装置摆动频率、输送带线速度和单位时间输送量为试验因素,以苹果损伤率为评价指标实施试验。结果表明:动输送装置摆动频率和输送效率对苹果损伤率影响极显著;输送带线速度对苹果损伤率有显著影响。同时,确定了影响苹果损伤率的主次因素为动输送装置摆动频率、输送效率、输送带线速度较优组合为:动传送装置摆动频率0.1 Hz、输送效率3个/s、输送带线速度0.1 m/s,在此条件下传送装箱对苹果的损伤率为1.67%,适配的果园采摘平台的采摘效率为2 160 kg/h。     

用ANSYS计算苹果组织的动态响应

对传递函数法实验的结果进行拟合，得出苹果的弹性模量和松弛时间，并将其作为苹果的材料参数输入ANSYS，从而计算出苹果的动态响应，得到响应的规律。与实验结果进行比较，可以看出，用ANSYS对水果进行有限元计算是一种有效的方法。     

Verification and application of a model for predicting damage to horticultural produce during transport

A model for predicting bruising in multilayered apple packs was subjected to an extensive experimental test progam. A specially built test rig was used to simulated pothole and bump effects. A comparison of experimental and predicted total bruise volumes and bruise distribution between interfaces in a single column of apples showed that the transport model successfully predicted the effects of varying severity of potholes and bumps, number of apples (layers) in the column, suspension spring stiffness and damping constant and the ration of load to vehicle mass. All but four of the 72 experimental conditions examined showed very good correlation between experimental and predicted results at, or better than, the 0·025 significance level. Similarly, at-test of the effect of changing one variable at a time gave excellent correlations, mostly at the 0·1 significance level.The application of the model to commercial packages is described. The model is applicable to two-and three-dimensional packing arrangements, energy absorbing packages and a wide range of produce. The model is used to evaluate the effects of important transport variables-i.e. load-vehicle mass ration, suspension spring and damping constants and severity of road irregularity.The paper concludes tha the model opens the way to the management of transport damage in horticultural distribution by providing the means of selecting optimum vehicles, roads and packaging.     

导向臂空气悬架结构有限元仿真与试验验证

通过UG软件建立了悬架结构的三维模型,在此基础上,应用HyperMesh建立了结构的有限元模型;并在ANSYS-Workbench中对其进行了3种极限工况下的静强度校核,验证了结构的强度。通过采用滤波白噪声建立路面时域模型作为动力学仿真的路面输入,在ADAMS软件中,进行动力学分析,得到在该路面输入作用下的载荷时间历程曲线;在N-Code DesignLife软件中,运用线性累计损伤准则对结构进行了疲劳寿命的预测,得到结构在随机载荷下的寿命及损伤分布。此外,通过与企业项目合作,在疲劳试验机下对悬架结构部件做了耐久性台架试验,检验在受到近似随机载荷作用下悬架结构的使用寿命。     

甘蔗收割机刀盘轴的疲劳分析和优化设计

通过实测甘蔗收割机作业工况的载荷信号,利用nCode Glphyworks进行信号处理,得到了能反映实际工作载荷的载荷谱。通过UG建立刀盘轴的三维实体模型,将三维实体模型导入ANSYS Workbench中进行网格划分和静力分析,得到刀盘在静力作用下的应力结果。根据载荷谱、有限元分析结果和材料的S-N曲线,利用nCode Designlife对刀盘轴进行了疲劳寿命预测,再根据静力分析和疲劳的结果,利用ANSYS Workbench对刀盘轴进行优化,最后验证优化后的刀盘轴是否满足实际使用的需求。     

玉米秸秆包装容器压缩性能分

通过对玉米秸秆包装容器材料进行静态压缩试验,得到了材料的泊松比、弹性模量等基本参数,以及材料的力变形曲线,并在参数及模型的基础上对包装容器进行有限元分析.通过有限元计算,得到了压缩载荷作用下包装容器的应力分布规律、刚度与破坏强度,并且确定了包装容器最易出现裂纹的位置,计算结果与试验结果吻合较好.     

大型推土机推土工作装置强度分析

运用强度理论,建立了在偏载工况下大型推土机工作装置复杂超静定体系的计算模型,并以新型履带式推土机为例,给出了载荷工况和计算条件,分析计算了其推土工作装置顶推梁上不同截面位置危险点的应力分布,推导了计算公式,计算结果与顶推梁材质的屈服极限进行了对比,满足了强度要求。     

摇枝式加工型苹果采摘振动参数仿真优化与试验

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对苹果树模型进行有限元仿真分析,仿真结果表明,振动频率4~8Hz、振幅20~30mm、夹持位置0.35l~0.65l（l为二级树枝长度）时,对果树损伤较小且苹果易脱落。设计四因素三水平振动采摘试验,以确定苹果树不同位置树枝最佳的振动参数组合,利用Design-Expert软件对试验数据进行分析和响应面优化,参数优化结果为：采摘苹果树上层苹果时,振动频率为5Hz,振幅为28mm,夹持位置为0.40l;采摘苹果树中层苹果时,振动频率为4Hz,振幅为30mm,夹持位置为0.43l;采摘苹果树下层苹果时,振动频率为8Hz,振幅为20mm,夹持位置为0.65l;通过验证试验得到苹果树上层、中层、下层摘净率为96.4%、94.8%、93.2%,与优化值相近,表明优化模型可靠。     

基于动态弯曲疲劳试验的汽车车轮有限元分析

针对车轮动态弯曲疲劳试验建立了汽车车轮静态加载有限元模型。它可以反映出车轮在静态加载条件下的高应力区域及其Von M ises应力值。对车轮进行静态加载试验结果与有限元计算结果吻合得较好,验证了有限元方法的有效性。通过与动态弯曲疲劳试验的比较,验证了静态试验中的应力集中区域即为疲劳试验中车轮开裂的区域。通过改进车轮结构设计来降低应力集中区域的应力值,可以有效提高车轮寿命。静态有限元分析对于进行这样的改进设计具有重要的指导作用。     

基于分形理论的结合面静摩擦因数改进模型

从理论上提出了一种基于分形理论的结合面静摩擦因数改进模型,表示出结合面静摩擦因数与无量纲法向总载荷之间非线性隐函数关系。仿真结果表明,静摩擦因数f随着法向总载荷P*和材料特性参数φ的增加而增加,随分形特征尺度参数G*的增加而减小,静摩擦因数f与法向总载荷P*呈微凸弧非线性关系;分形维数D在1.1～1.4范围内,静摩擦因数f随着D的增加而增加,在1.5～1.9范围内,静摩擦因数f随着D的增加而减小;研究表明该模型可以用于进行结合面静摩擦因数的预测。     

苹果汁中溴氰菊酯残留的大孔树脂吸附分

为去除苹果汁中残留的溴氰菊酯,利用大孔吸附树脂对苹果汁中溴氰菊酯的吸附性能及参数进行了研究.通过树脂吸附溴氰菊酯的静态吸附试验, 对大孔吸附树脂进行了筛选,同时,在动态吸附试验的基础上,对最佳吸附动态条件进行了优化,结果表明:LS-803型树脂对溴氰菊酯的吸附能力最强, 其静态吸附时间为100 min;通过正交试验确定了LS-803型树脂较佳的动态吸附条件为: 温度20℃、苹果汁质量浓度110 g/L、流速4 mL/min.     

齿轮传动系统仿真

提出一种新的齿轮误差测量方法,即以实际齿面上的点相对于对应理论齿面上点的法向偏移量为齿轮误差. 该误差可以包含齿轮所有误差信息.考虑齿轮对啮合过程中的正常啮合、脱啮和齿背啮合及碰撞的情况建立齿轮传动系统振动数学模型.通过对该模型的分析,探讨了在考虑齿轮传动误差的情况下,作用在该系统的静力矩以及动力矩之间的关系对齿轮对啮合拍击的影响.