基于强度退化的疲劳累积损伤模型

为研究金属构件疲劳累积损伤问题,运用强度退化模型建立了2种不同的疲劳累积损伤模型,该模型基于材料疲劳寿命特性确定了强度退化模型的系数,将模型应用于两级和三级载荷下疲劳剩余寿命估算,结合试验数据进行了验证,结果表明采用该模型可以较准确地估算两级和三级载荷下的疲劳寿命。该研究对金属构件疲劳寿命预测提供参考。     

基于模拟运输条件的梨果实包装振动损伤研究

运输振动是导致果品机械损伤的重要原因之一,而包装形式与缓冲衬垫性能是影响果品运输机械损伤的最关键因素。该文根据等效加速试验原理,模拟实际公路运输工况,试验研究不同缓冲衬垫对箱装水晶梨运输振动损伤保护的影响。结果表明,不同的包装方式对于梨果实损伤的保护作用不同,瓦楞纸板衬垫与隔挡可以使梨果实损伤率减小15%～25%,瓦楞纸板衬垫、隔挡以及网罩的联合包装形式可以使梨果实的损伤率减小35%～45%。包装箱所处堆码层数对梨果实的振动损伤有重要影响,最上层梨果实的损伤最大,最下层梨果实的损伤次之,中间层梨果实的损伤最小。在同一包装箱内,最上层梨果实损伤最大,中间两层次之,最下层最小。     

振动式果品收获技术机理分析及研究进展

近年来随着劳动力成本的日益提高,许多发达国家的研究人员对果品机械化收获技术进行了广泛而深入的研究,在探索果品收获的新方法、开发果树收获机械方面取得了丰硕的成果。该文首先分析了“果树-机械”收获系统的动力学模型,简要介绍了连续式收获机的设计要素及步骤。随后介绍了振动式果品收获技术的最新研究进展,对现有的4种振动式收获技术做了较为深入的分析,并对振动式果品收获技术的后续研究方向做了简述。     

草莓果实振动损伤的预测模型

利用自制的振动试验台模拟运输环境，对草莓果实机械损伤进行较系统的研究。通过多因素组合试验，摸清了振动强度、包装材料、包装方式及成熟度对果实损伤的影响规律；通过非线性回归分析，建立了果实振动损伤的数学模型，其理论值与实测值具有很好的一致性；通过验证试验，探讨了利用修正回归模型预测草莓果实在相同条件下实际运输损伤值的可行性。     

草莓果振动损伤的预测模型

利用自制的振动试验台模拟运输环境，对草莓果实机械损伤进行较系统的研究。通过多因素组合试验，摸清了振动强度、包装材料、包装方式及成熟度对果实损伤的影响规律；通过非线性回归分析，建立了果实振动损伤的数学模型，其理论值与实测值具有很好的一致性；通过验证试验，探讨了利用修正回归模型预测草莓果实在相同条件下实际运输损伤值的可行性。     

基于ELM神经网络的果品冷链乙烯监测校准模型与验证

冷链环境监测对于维持易腐果品品质安全至关重要,乙烯是关键监测要素之一。然而,现有果品冷链乙烯监测设备较少考虑与温湿度之间互作作用,影响监测精度和应用效果。该研究提出了一种基于ELM神经网络的乙烯监测校准模型并在多要素监测设备中验证。首先,以乙烯电化学传感器固有电压信号为基础,综合考虑温湿度变化影响,构建ELM神经网络乙烯监测校准模型,实现乙烯监测自适应校准;其次,以乙烯校准模型为核心,集成相关传感器、微控制器等模块,引入LoRa技术,开发果品冷链环境多要素监测设备;最后,以监测设备为载体,进行ELM模型离线测试和实际场景多要素监测性能验证。结果表明,该模型乙烯校准均方根误差达0.30 μL/L,平均训练耗时0.062 5 s,有效提高了动态环境下乙烯自适应监测性能;同时,该设备在冷链实际多要素环境中温度、相对湿度、乙烯浓度监测均方根误差达0.46 ℃,1.65%,1.11 μL/L,可以满足果品冷链环境多要素监测精度需求。研究成果对于精准控制冷链环境、准确预测果品品质有指导意义。     

果品静载流变特性的研究进展

本文通过对国内外各类果品的静载压缩流变特性研究现状的分析，指出了在果品的静载流变学研究领域内存在的主要问题，提出了今后果品流变学研究中需要加强和进一步研究的内容：1)加强对采后各阶段受压时果品的微观组织结构、生理生化过程的变化以及储运环境温度等因素与流变损伤效应的交叉性影响的研究； 2)加强对实际储运中较多出现的多果接触、受压问题的系统性研究；3)重视研究储运受压后流变损伤的发展与果品储藏品质关系的研究；4)根据国内外生产实际，应加强特色果品的流变学研究,像西瓜、甜瓜等，既具有较高的营养价值和经济价值，又在世界范围内广泛种植。同时，提出了以果品本身的粘弹性为依据，在ADAMS软件平台上利用计算机虚拟样机技术建立流变学模型并获得相应参数的新方法。     

车辆控制臂疲劳损伤分析与寿命预测

为提高车辆结构疲劳耐久性、完善车辆结构设计方法,该文对车辆控制臂进行了的疲劳损伤分析与寿命预测研究。通过有限元分析法,建立控制臂有限元分析模型,分析其结构应力,确定疲劳损坏热点。实测获得试验场条件下控制臂的应变载荷,进行频谱分析与低通滤波等数据处理,利用雨流计数法,编制控制臂载荷谱。利用局部应力应变法与Miner准则,考虑结构应力集中修正,完成控制臂的疲劳损伤分析与寿命预估。结果表明,控制臂损伤热点主要分布在与转向节连接的过渡处,控制臂载荷信号频域能量主要集中在15Hz以内,与车体结构的实际频率分布相符,控制臂的疲劳损伤分布与实际路况条件的受力状况相符,得出控制臂试验场预期寿命为3.96万h。研究结果可为车辆疲劳耐久研究提供重要参考。     

具有多自由度人-拖拉机非线性振动模型研究

为了能更深入了解坐姿人体—拖拉机系统的振动问题，并基于人体和拖拉机结构上的特点，将人体用模型转化为非线性机械系统，并建立一种具有多自由度人—拖拉机非线性振动系统模型，通过算例得到理论数值模拟结果与实验结果比较表明所建立的模型是正确有效的。从而为进一步进行拖拉机舒适性的数值模拟实验技术研究提供了理论依据。     

模拟3自由度振动条件下水果运输振动加速度传递率及损伤研究

为探寻水果卡车运输的振动及损伤，通过模拟3自由度振动试验，研究了梨塑料箱盛装时包装箱在各方向振动的加速度传递率，分析了振动频率对梨损伤的影响，探讨了梨在一定频率下振动至失去商品性时的振动次数与振动积累加速度的关系。试验结果表明，在一定振动频率范围内，越是上层塑料箱，其在各方向振动的加速度传递率越大，顶层塑料箱在左右、前后方向振动的加速度传递率远大于上下方向的；在相同加速度条件下，振动频率越小梨越容易产生损伤；在确定的振动频率下，梨振动至失去商品性时的振动次数N，与振动积累加速度g₀存     

基于碰撞变形能的机械采收蓝莓果实碰撞损伤评估

为解决机械采收蓝莓与接果设备碰撞导致果实内部损伤的问题,对果实变形能及其碰撞过程展开研究,以果实储存变形能大小评价其损伤程度.研究了果实下落过程的运动学和接触力学特性,果实损失的机械能转化为变形能,确定影响果实变形能因素,建立碰撞变形量方程.通过有限元仿真技术求解变形量及变形能的理论值.仿真结果表明,果实下落高度和接果板角度是影响变形能的主要因素.最后搭建物理样机进行果实下落碰撞试验,得到变形能试验值与理论值的误差为0.49×10-3 J.当蓝莓生长集中区域与蓝莓采收机接果板距离接近600 mm,接果板角度接近15°时,果实碰撞变形能小于0.68×10-3 J,果实损伤最少.该研究可以为蓝莓采收机作业参数及其他类似设备研究提供一定的理论依据.     

模拟运输振动对新疆杏呼吸途径和品质的影响

通过建立与实际冷藏运输相近的三轴向模拟运输振动条件和温度条件,比较振动果实与静置果实不同途径呼吸速率及品质因子的差异和关联,探知运输振动诱导鲜杏品质劣变的可能途径。以七成熟的小白杏为材料,3℃环境使用振动平台模拟与冷藏车实际运输过程三轴向振动强度重叠率57.60%~67.75%的模拟条件处理果实。观测3 d模拟运输和冷藏货架期间,果实不同途径呼吸速率、硬度、可溶性固形物含量、表面色值与等温条件静置下果实的差异。与静置鲜杏相比,模拟运输鲜杏总呼吸峰提前8 d、峰值提高3.26倍,三羧酸循环途径(tricarboxylic acid cycle)呼吸峰提前3 d、峰值提高1.22倍,糖酵解途径(Embden-Meyerhof-Parnas)和细胞色素途径(cytochrome pathway)的呼吸速率提高4.62倍和9.64倍,磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)呼吸峰提前9d。振动果实硬度偏低13.18%~19.34%,可溶性固形物含量偏高12.26%~27.15%,色彩饱和度相对增加7.09倍~11.49倍,果色转黄3.82。模拟运输振动果实的呼吸主路径由三羧酸循环途径转换为糖酵解途径,电子传递主链由交替途径(alternative pathway)转换为细胞色素途径(cytochrome pathway),加快了冷藏鲜杏的后熟劣变。研究结果为鲜杏冷链物流品质调控技术的研发提供参考。     

基于快速无损检测的温室黄瓜果实干质量的测定

为了获得高精度、连续性及同一样本的试验数据以建立温室黄瓜果实生长发育的动态模型,该文以研究快速无损检测（rapid non-destructive testing,RNDT）温室黄瓜果实干质量为目的,通过研究4种不同营养液浓度下的黄瓜果实的试验数据,构建了不同营养液浓度下黄瓜果实干质量与鲜质量、体积的模型。结果表明,不同营养液浓度下果实干质量的预测值与实测值的决定系数（R2）和回归估计标准误差（root mean square error,RMSE）分别为：0.987和0.281（营养液稀释倍数1:200）,0.993和0.607（营养液稀释倍数1:100）,0.925和0.616（营养液稀释倍数1:50）,0.96和0.502（营养液稀释倍数1:30）,模型的预测值与实测值之间的吻合度较好。因此,该模型可以无损、简单、快速和精确预测任意黄瓜果实的干质量,为温室黄瓜干质量分配模型的构建提供参考。     

基于尺度不变特征转换算子的水果表面图像拼接方法

水果全表面图像信息是否完整,直接影响水果表面颜色和缺陷检测的结果。该文提出了一种基于尺度不变特征转换(SIFT,scale invariant feature transform)算子的图像拼接方法,实现多视角水果图像的拼接以获取完整的水果表面信息。首先以15°固定间隔旋转水果以获取各视角下的连续图像,在图像2R-G-B通道下实现图像目标和背景分离,并对目标图像进行灰度直方图均衡化以增强其纹理信息,有利于特征点的提取。运用SIFT算法提取图像特征点,因为特征向量数量多、维数高,采用普通的K-D树算法搜索匹配点将消耗大量时间,因此将图像划分为16个区域,通过多次试验可知中间4个区域为特征点是最容易匹配的区域,这样就缩小匹配点可能存在的区域。采用极线几何约束法和改进型随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法以提高图像拼接精度,减少匹配时间。根据平移矩阵,对前后图像进行拼接,从而实现水果表面图像的完整拼接。试验结果表明:该算法平均匹配精度提高35.0%,平均拼接时间为2.5 s,较传统K-D树算法缩短67.8%时间,拼接效果还原率为93.9%。该文算法具有一定的尺度、旋转以及仿射变换不变性,适用于随机呈现的不同姿态球状水果图像拼接。该研究可为基于机器视觉的农产品品质检测和等级划分提供科学参考。     

香梨静压接触应力测量及损伤预测

为了实现香梨果实静压损伤面积的准确评估和预测,该文采用Prescale感压胶片对香梨不同静压水平下的接触应力分布进行测量分析和有限元模拟。研究结果表明,当香梨50～200N静压时,50N时香梨无肉眼可辨的损伤,感压胶片测量的峰值应力0.5～0.6MPa,其应力面积在香梨损伤面积中所占很小;感压胶片测量的接触应力分布中只有≥0.2MPa范围的应力面积非常接近香梨损伤面积,因此可作为香梨损伤面积的应力阈限。当该应力阈限用于香梨静压有限元模拟的损伤面积预测时,100和150N压力下的相对误差率约6%,200N压力下的预测误差为13%,这说明有限元法能够较准确地预测香梨静压损伤面积,从而可为今后香梨采收、分级和包装装置的减损结构优化设计提供依据。     

局部按压对不同成熟度番茄机械损伤的影响

为了探究局部按压对白熟期、转色期、粉红期番茄机械损伤的影响规律,该研究采用水果硬度计对番茄进行按压,并用扫描电镜观察按压处番茄组织微观结构变化,以腐烂、褶皱、有压痕、无压痕4个损伤等级和损伤显象天数作为评价标准,通过按压试验,分析局部按压压强对各级损伤的影响规律,得到不同成熟度番茄各损伤等级的压强分布区间,建立番茄局部...     

CottonXL模型模拟研究延迟型低温冷害对棉花纤维品质的影响

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2018年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。