基于MATLAB对“Y型”果树振动共振频率的研究

为了研究果树振动时树干、树枝的加速度动态响应,获得最优共振频率的阶数、数值、区间,得出果树振动的最优激振参数,为林果振动采摘收获机的参数优化提供理论基础,将树干-树枝力学模型简化为双自由度的质量-刚度-阻尼力学模型,建立振动方程,对方程进行仿真、运算,并结合试验所得结果进行对比分析。结果显示,仿真与试验中,整个果树共出现了6阶共振频率,其中1阶、2阶、3阶最为明显,分别约为1.72、4.18、7.72 Hz;同时,整个果树的共振频率始终都是在0~12、17~25 Hz这2个区间内。表明果树振动落果过程中,0~12、17~25 Hz这2个频率区间可作为整个果树振动落果的参考频率区间。其中,1.72、4.18、7.72 Hz可作为整个果树振动落果的首选参考频率;激振载荷数值增加,果树共振频率的阶数、区间、数值并不会随之改变,但树干、树枝的加速度响应幅值是逐渐增加的。     

受迫振动下杏果实树枝能量传递初探

【目的】研究果树在外激励载荷作用下树枝能量的传递过程,揭示振动采收果实的落果机理,为机械振动式采收技术的应用提供理论依据。【方法】由机械式激振器为果实树枝提供振源进行振动采收,通过高速摄像仪对整个采收过程进行记录,再用高速摄像仪的Phantom控制软件对整个试验过程进行详细的分析研究,获得树枝能量传递的一般规律。【结果】果实距离树枝分叉近的地方先脱落;各采样点以距离激振源远近依次达到能量的最大值且峰值依次降低,能量峰值大约损失了15%;树枝Ⅰ与主枝的夹角为42°时获得的峰值动能较树枝Ⅱ与主枝的夹角为80°的峰值动能大40%,且角度小果实也先脱落。【结论】能量以能量波的模式在树枝中传递,在传递过程中具有滞后性和能量的损失;果枝粗细对动能的传递有较大影响,细枝上的果实脱落所需时间较长;树枝与树干的夹角越小,各采样点在摆动方向获得的动能越大,越有利于果实脱落。     

板栗树振动响应特性与落果情况试验研究

为解决板栗人工采收效率低、成本高的问题,对板栗机械振动采收装备的设计提供参数支持.针对3棵板栗树,通过单偏心式振动电机激振树干对板栗树各分枝上加速度响应以及落果情况进行了试验研究.结果表明:3棵树树干和各果枝测点处的合加速度均与激振频率呈二次曲线增长关系,激振频率的增加有利于板栗树各果枝振动响应的增强;但受距激励点的距...     

列车引起饱和土场地地面振动实测分析

为了研究列车经过引起的环境振动在饱和土场地的传播特性,对滨洲(哈尔滨到满洲里)铁路大庆市龙凤湿地段列车经过引起轨道附近地面振动进行现场观测。通过振动级通用方法计算得到线型台阵各实测点三分之一倍频程各中心频率的加速度振动级,对比研究客、货两类列车引起的振动加速度幅值和加速度振动级衰减关系。结果表明:随着距轨道中心线距离的增加,加速度幅值和加速度振动级逐渐减小;列车经过时,在30 Hz~80 Hz频段振动加速度级增加;列车运行速度对振动加速度级的影响比载重和车厢数大。     

滴灌与沟灌对杨树细根空间分布的影响

  目的  探究不同灌溉方式对杨树Populus细根生长和分布的影响,为滴灌培育人工林提供理论和技术依据。  方法  以5年生欧美杨107 Populus × euramericana ‘Neva’为研究对象,在滴灌和沟灌栽培的人工林中选取标准木,分别在株间、对角和行间方向距树干20、50、100和150 cm处采用根钻法取样,比较其细根生物量密度、细根根长密度、细根比根长的差异。  结果  滴灌条件下株间方向的细根生物量密度与沟灌的差异随水平距离增加而增大(P＜0.05),对角和行间方向随水平距离增加其差异减小。滴灌下细根生物量密度在株间方向距树干50 cm处最大,对角和行间方向在距树干20 cm处最大。滴灌下株间方向的细根根长密度与沟灌的差异随水平距离增加而增大(P＜0.05),对角和行间方向的差异随水平距离增加而减小。滴灌下细根根长密度在株间方向距树干50 cm处最大,对角和行间方向在距树干20 cm处最大。滴灌和沟灌下0~40 cm土层的细根生物量分别占0~60 cm土层的81%和73%,细根根长分别占0~60 cm土层的85%和80%。滴灌和沟灌下的比根长随水平距离增加而增大,且均表现为沟灌大于滴灌,不同方向比根长的差异在距树干20 cm处最大,在距树干50 cm处最小。  结论  滴灌能促进杨树人工林细根的生长和周转,影响细根的空间分布,提高林地生产力。图4表1参28     

无患子果树不同激振条件下的振动响应特性研究

为了解决无患子人工采收效率低、成本高的问题,并对机械振动采收设备的设计提供理论基础。研究无患子果树不同激振条件下的振动特性以及振动能量的传递特性,通过建立果树受迫振动模型,分析影响无患子果树振动的因素,通过改变不同的激振条件,分析振动响应的最佳采收参数。综合考虑振动采收力和能量传输因素,结果表明,激振频率与加速度近似为二次曲线关系;高频率配合低激振点,低频率与高激振点组合效果最好;建议最佳的振动频率为12～14 Hz,激振源在75%主干上下处效果更好。     

应力波在美国红松立木中传播机理的试验研究

为了解应力波在立木中的传播机理,本试验用3根新砍伐的美国红松原木来模拟立木,用FAKOPP应力波微秒计测量不同横截面上各个网格节点处的应力波到达时间。结果表明:1)在原木中纵截面上,应力波传播时间等值线在开始阶段为倾斜曲线;随着距离的增大,等值线倾斜度逐渐减小,直至最后与原木长度方向近似垂直。2)应力波到达同一个横截面各部位的时间差与传播距离和原木直径有关,传播距离越长,时间差越小;原木直径越小,时间差越小。3)应力波在中纵截面上,原木表层的传播距离与传播时间之间有很好的比例关系。     

应力波在落叶松活立木中传播二维模拟研究

近年来应力波技术用于活立木材质无损检测与评价的研究,受到了广泛的关注。主要研究集中在应力波在活立木中传播速度的测量,即通过应力波波速预测活立木木材质量。目前对应力波在活立木中的传播形式,还缺乏了解。通过二维数值模拟研究应力波在活立木中的传播形式,并将模拟结果与野外测量实验结果对比。树干被看作是正交各向异性圆柱体,应力波沿与树干成45°方向导入,利用COMSOL Multiphysics软件对应力波在树干中传播波阵面进行了模拟计算。模拟计算结果与野外实验结果有很好的一致性,应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线,都弯向脉冲力输入点;随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与原木长度方向近似垂直。     

不同径阶木麻黄含水率和生物量的研究

釆用24株木麻黄单木数据,并将其按照2~4、4~6、6~8、8~12、12~16、16~20、20~24、24~28 cm径阶,选择符合要求的标准木各3株。测定木麻黄各径阶树干、树枝、树叶、果和根的含水率和生物量。结果表明:木麻黄生长过程中,除了木麻黄果实外,树干、树枝、树叶和与树根的含水率总体上表现为随林木径阶增大而不断减少;树干生物量占总生物量的比重随林木径阶的增加显著增加,而树枝和树叶生物量占总生物量的比重随林木径阶的增加显著减少,树根生物量占总生物量的比重与林木径阶的关系不明显。其中,径阶为2~4与24~28 cm含水率下降幅度高达26%;木麻黄林分生物量与不同径阶大小相关性强,随着林木径阶增大也相对增大。该研究结果可为热带木麻黄人工林近自然化改造经营提供理论依据。     

树枝直刃剪切数学模型与试验

【目的】基于材料力学和弹性地基梁理论对直刃刀片剪切树枝过程进行理论建模,并根据该模型计算出直刃刀片剪切树枝所受的剪切力。【方法】以石硖品种龙眼树枝为试验材料,利用万能材料试验机和摩擦试验台等仪器测定龙眼树枝的相关力学特性参数和滑动摩擦因数,测量并用模型计算树枝不同含水率(w)、直径和不同刀片刃角下动刀片剪切龙眼树枝的峰值剪切力,剪切试验所用刀具的刃角分别为10°、20°和30°。【结果】当树枝直径为20.4 mm、相对含水率为76%、刀片刃角为20°时,刀片剪切力理论计算曲线与试验曲线趋势一致,峰值剪切力的误差约为2.3%;当树枝直径为15.3 mm,刀片刃角为20°,且树枝含水率大于纤维饱和点(30%)时,刀片峰值剪切力随含水率升高而增大,计算值在试验值的误差范围内;当树枝直径为24.6 mm、含水率为76%,且刀片刃角从10°增大到30°时,峰值剪切力显著增大,计算值处于试验值的误差范围内。【结论】该理论模型可用于预测剪切力并分析不同力学参数对峰值剪切力的影响,为修剪机具剪切机构的设计和优化提供参考。     

刨花楠生物量及其结构动态分析

为了研究和预估刨花楠这一优良树种的各器官的生物量及其结构变化动态，选用四种模型分别对其树干，枝，叶，皮及地上部分总生物量进行拟合，并对拟合结果进行分析。结果表明：（1）刨花楠单木树干，树皮及地上部分生物量与胸径及树高两因子密切相关，且以模型2拟合为最优，树枝，树叶生物量则仅与胸径紧密相关，且以模型1拟合为最优；（2）30年的树木，其树干，树皮，树枝和树叶分别约占地上部分总生物量的66％，12％，19％和3％。（3）随着年龄的增大，刨花楠地上部分各器官生物量结构变化的趋势为；树干占地上部分总生物量的比较在30年前表现为增加，其中10年以前增加速度较快，在30年后表现为逐渐减少的趋势；树皮与树枝则一直表现为增加的态势，树叶则一直表现为下降的态势，其中15年以前下降速度较快。     

降雨条件下红椎树干直径微变化特征

【目的】了解降雨天气条件下红椎树干直径微变化特征,为开展红椎直径微生长对全球气候变化的响应研究提供基础数据。【方法】试验样地位于广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站实验区范围内,选取3株长势良好的红椎标准木,在树干1.3 m高处安装树干径向变化记录仪,于2019年5—10月连续观测直径微变化过程,同步观测风速、空气温度、降雨、空气相对湿度、光合有效辐射、土壤含水量及土壤温度等环境因子,揭示不同降雨条件下红椎直径微变化特征,并分析不同降雨量级下直径微变化与环境因子的相关性。【结果】2019年研究区域雨季的大气降雨总量为847.90 mm,以降雨量级<10 mm的降雨为主,占总降雨场次的46.88%;降雨量级≥50 mm对总降雨量的贡献最大,占总降雨量的59.19%。观测期间红椎树干日平均直径微生长量为30.65μm,直径总增长量为4383.17μm,大于日平均直径微收缩量（-19.91μm）和直径总收缩量（-796.44μm）。降雨对红椎树干直径变化产生显著（P<0.05,下同）或极显著（P<0.01,下同）影响,不同降雨量级对直径微变化的影响表明:红椎树干直径微变化日周期的峰值出现时间表现为随降雨量级增大而滞后,谷值出现时间表现为随降雨量级增大而提前,振幅表现为随降雨量级增大而减小,且在较大的降雨量级下,树干直径微变化日周期表现为单调增加;连续降雨天气条件下,树干直径持续膨胀,当水分达饱和状态时,其直径出现最大值,连续降雨后的几天,直径出现负增长。降雨天气下,直径微变化与空气湿度呈显著或极显著正相关,与空气温度、饱和水汽压和土壤温度呈显著或极显著负相关关系,与风速、光合有效辐射和土壤含水量的相关性因降雨量级的不同而存在差异。【结论】降雨显著影响红椎树干直径变化,其日变化特征对降雨量级和降雨时长的响应存在差异;在相关环境因子中,空气相对湿度、土壤温度和饱和水汽压对直径变化影响的贡献最显著,且这3个因子对不同降雨条件下的红椎直径微变化均具有控制作用。     

基于高速摄影的冬枣果实振动脱落规律分析

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25Hz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,15Hz时果实脱落时间与20和25Hz时的果实脱落时间存在显著性差异,而20与25Hz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0.49N。本研究结果可为机械收获装备的设计选型与研发提供理论依据。     

地震动参数对高层混合结构破坏的影响

采用15条地震波对3个层高不同周期不同的钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构进行动力时程分析,以了解地震波的峰值速度与峰值加速度的比值、峰值加速度、以及强震持时对结构破损程度的影响.结果表明:地震波的幅值相同时,结构的破坏程度与地震波峰值速度与峰值加速度的比值呈正比;地震波峰值加速度的增大使结构破坏程度不断提高,提高的速度先急后缓;地震波强震持时对结构破坏的影响随结构自振周期增大而增大.根据研究结果提出了结构破损计算公式,该公式综合反映了地震波幅值、频谱特性对不同周期结构破坏的影响,利用它能较为准确地判断地震波对结构的破坏能力.     

基于冲击弹性波的钢筋混凝土梁损伤识别

为实现对钢筋混凝土桥梁的损伤快速识别的目的,本文在已广泛应用的振动测试技术基础上,结合冲击弹性波检测技术进行静力加载,利用非接触式应变位移视频测量分析系统采集不同工况下试验梁加载全过程的应变云图和裂缝开展特征,然后进行动力激振,通过冲击弹性波在梁体内不同阶段的传播规律对试验梁进行动力损伤识别研究。结果表明:与完整试验梁相比,梁体产生裂缝后冲击弹性波信号出现了差异,加速度峰值时间差呈明显增大趋势,提出了"损伤时间差"指标来判别损伤的位置和大小,据此,可实现对钢筋混凝土梁的快速动力评价。     

冻结状态下应力波在长白落叶松立木中传播速度的研究

为进行冬季活立木健康检测和伐后原木内部缺陷无损检测,该文在冻结状态下,研究了应力波在长白落叶松活立木中的传播速度,以及光照条件对含水率及应力波在活立木中传播速度的影响。在室外温度0℃以下,利用FAKOPP Microsecond Timer等仪器测试了应力波在30棵树干通直且无缺陷的长白落叶松活立木中的纵向和径向传播速度。经过软件包SPSS统计分析,得出阴阳两面应力波的纵向传播速度分别为4 238.7和4 210.6 m/s,径向传播速度均值为1 834.5 m/s。同时,利用成对t检验法分析了光照条件对含水率及应力波在活立木中纵向传播速度的影响,并建立了回归方程。结果表明:①光照条件对含水率和应力波纵向传播速度有一定的影响,阴面含水率均值比阳面含水率均值低约1.6%,阴面应力波纵向传播速度均值比阳面的高约28.1 m/s。②含水率与应力波纵向传播速度呈显著负相关,阴阳两面的负相关系数分别为0.90和0.91。含水率每增加1%,阴阳两面应力波的纵向传播速度分别减小25.1和 22.9 m/s。      

风力侵蚀作用对新增耕地土壤粒度特征的影响

本文以定边县2017年实施的土地开发项目新增耕地为研究对象,研究一个风力周期内,风力侵蚀作用对新增耕地土壤粒度变化特征以及含量的影响。结果表明:土壤粘粒含量和粉粒含量随距离新造耕地距离的增加而增大,而沙粒含量与距离新造耕地距离呈负相关关系。距新增耕地10m处,土壤粘粒含量显著增大,且土壤质地由此转变为砂壤土,粉粒含量也逐步提高;距新增耕地10m后,土壤粒径变化趋于平缓,且土壤粉粒含量逐渐增加,砂砾含量逐渐减少,粘粒含量变化不显著。风力侵蚀作用对0. 075mm以下的土壤粒径运移距离影响显著,随着距新增耕地距离的增加,小于0. 075mm的土壤粘粒含量逐渐增多,且小于0. 075mm土壤粘粒含量中,粒径级配越大,相同位置处的含量也越大。     

基于压电陶瓷传感器的应力波传播试验

为研究应力波在管道中的传播特性,了解应力波在管道传播中其能量变化与传播距离之间的关系,并验证压电陶瓷材料应用于应力波管道检测的可行性,以粘贴在管道上的压电陶瓷片作为信号激励器或接收器,通过监测不同位置处压电陶瓷接收器的输出电压,计算出各接收器输出电压的峰值。引入衰减指标这一概念作为应力波因子,并利用小波包能量法计算出应力波衰减指标,分析应力波衰减指标与传播距离之间的关系。研究结果表明,应力波在管道中传播时,距离激励器越远的接收器所接收到的应力波电压峰值越小,应力波能量衰减指标越大,说明随着应力波传播距离的增大,应力波能量不断减小,出现衰减。     

油锯动静态特性对操作者手臂肌肉疲劳的综合效应(Ⅲ)──振动对掌长肌收缩的影响

该文通过实验研究了油锯振动对操作者手臂掌长肌收缩强度和疲劳的影响．结果表明,振动加速度大小和振动频率对掌长肌收缩强度的影响都很显著,加速度幅值越大收缩越强烈,２７～１２０Ｈｚ条件下的掌长肌收缩都比静态握持时要大,并且２７～８０Ｈｚ范围内掌长肌收缩最强烈,超过１２０Ｈｚ时,与静态握持时基本相同．肌电图频谱中与激振频率相对应的成分占主导地位,随着激振频率增大,与之对应的肌电成分变小,但也有明显的峰波值．振动频率和暴露时间对掌长肌收缩慢波化的影响很显著．与静态负荷比较,８０Ｈｚ附近的振动易引起掌长肌疲劳,而２７Ｈｚ附近的振动则有减轻掌长肌疲劳的效果．握持开始后３ｍｉｎ内,掌长肌收缩的慢波化进展最快,第３～７ｍｉｎ较慢,第７ｍｉｎ开始又加快,说明掌长肌的疲劳进展呈现一定的节奏．     

榆绵蚜的生物学研究

利用振动试验台,进行了苹果运输振动损伤的模拟试验。结果表明：当振动频率为２Ｈｚ,加速度＞１．０×９．８ｍ／ｓ２时,包装箱内与各层包装箱的加速度均大于振动台面的加速度,且由底层向顶层递增;包装箱内损伤体积中层＞底层＞顶层;这两种工况的损伤体积均随加速度的增加而线性增加;加缓冲材料可使损伤体积减少５０％．