【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农林业果树采收领域，具体是一种用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法。
技术介绍
1、在林果振动采收过程中，柄果系统的固有频率在很大程度上决定了其在受迫振动下的运动响应，进而影响着果实的落果情况。为了更好地理解和优化振动采收过程，研究柄果系统固有频率的影响变得尤为必要。不论是哪种林果作物，其果实生长具有一定的随机性，导致果实的外形并非完全对称的结构。这种非对称性对柄果系统的振动特性产生了影响。例如，果实的形状、果核的位置和重量的差异都会导致柄果系统的质量分布发生变化，使得柄果系统的重心位置具有一定的随机性，往往不处于理想状态下的柄果系统中心线位置，进而改变系统的惯性矩和刚度，从而影响柄果系统的固有频率。虽然国内外一些学者针对柄果系统固有频率建立了相关模型进行研究，但在模型构建中都未考虑到重心位置的影响。在探究柄果系统振动特性时，为了更加明确其模态特性，需要探究重心位置的随机性对于柄果系统固有频率存在多大的影响。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，本方法通过引入重心偏离率作为参数，能够更全面、准确地评估重心位置对柄果系统固有频率的影响。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，包括：
4、步骤1、选取一定数量的柄果系统样本，测试其各项物理参数的均值，
5、步骤2、在二维软件中通过图像描边的方式绘制该果实的半边轮廓，按照步骤1测试得到的各项物理参数的均值，调整果实的半边轮廓的尺寸；
6、步骤3、将果实的半边轮廓导入至三维软件中，并在三维软件中沿果实中心纵轴线旋转，分别旋转270度和90度进而得到组成果实的两部分实体，将旋转270度得到的一部分实体记为果ⅰ，旋转90度得到的另一部分实体记为果ⅱ，将果ⅰ和果ⅱ装配到一起，能组成外形结构完全中心对称的果实实体模型，根据步骤1测试得到的各项物理参数的均值绘制果枝实体模型和果柄实体模型；
7、步骤4、在三维软件中，设置多组果ⅰ和果ⅱ的密度参数，设置的条件为0.75*果ⅰ的密度+0.25*果ⅱ的密度＝果实的密度均值，其中果实的密度均值由步骤1中计算得到，且恒定不变；获取每组果ⅰ和果ⅱ的密度参数下果实的重心位置；基于果实的重心位置计算重心偏离率，得到重心偏离率与果ⅰ的密度和果ⅱ的密度的对应关系；
8、步骤5、果实实体模型、果枝实体模型和果柄实体模型组成柄果系统三维模型，将柄果系统三维模型导入到有限元分析软件中划分网格，柄果系统内果实部分网格、果枝部分网格、果柄部分网格之间采用共节点的方式连接，得到柄果系统网格模型；
9、步骤6、在有限元分析软件中，根据步骤1测试得到的各项物理参数的均值设定模型的材料参数，约束果枝的位移及转动，并进行有限元模态分析；其中果实的果ⅰ的密度和果ⅱ的密度被设为随机参数，通过有限元模态分析得到，果ⅰ的密度和果ⅱ的密度与柄果系统固有频率的对应关系；
10、步骤7、根据重心偏离率与果ⅰ的密度和果ⅱ的密度的对应关系，以及果ⅰ的密度和果ⅱ的密度与柄果系统固有频率的对应关系，得到重心偏离率与柄果系统固有频率的对应关系。
11、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤1中，各项物理参数包括果枝尺寸、果柄尺寸、果柄质量、果柄弹性模量、果实横径、果实纵径和果实质量；分别计算果枝的密度均值、果柄的密度均值和果实的密度均值。
12、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤2中，在cad软件中通过图像描边的方式绘制该果实的半边轮廓，按照步骤1测试得到的果实横径的均值和果实纵径的均值，调整果实的半边轮廓的尺寸。
13、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤3中，三维软件为solidworks软件；根据步骤1测试得到的果枝尺寸的均值绘制果枝实体模型，根据步骤1测试得到的果柄尺寸的均值绘制果柄实体模型。
14、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤4中，基于solidworks软件的质心评估功能，得到每组果ⅰ和果ⅱ的密度参数下果实的重心位置。
15、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤4中的基于果实的重心位置计算重心偏离率，具体为：
16、计算重心位置偏离果实轴心的距离c，将距离c与步骤1得到的果实横径的均值的比值设为重心偏离率。
17、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤5中，有限元分析软件为软件ansys workbench。
18、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤6中，在有限元分析软件中，果枝与果实被设定为刚体，果柄被设定为弹性体，根据步骤1测试得到的各项物理参数的均值设定模型的材料参数，约束果枝的位移及转动，进行有限元模态分析。
19、本专利技术的有益效果为：
20、1、更准确评估柄果系统固有频率影响：传统的柄果系统固有频率模型没有考虑重心位置的随机性对频率的影响，而本专利技术通过引入重心偏离率作为参数，能够更全面、准确地评估重心位置对柄果系统固有频率的影响。因此，本专利技术能够提供更准确的柄果系统固有频率预测和分析结果。
21、2、深入理解柄果系统振动特性：通过对重心位置的随机性进行考虑，本专利技术使得对柄果系统的振动特性有了更加清晰的认识。重心位置的偏离会改变系统的惯性矩和刚度，进而影响柄果系统的固有频率。通过本专利技术提供的模型构建方法，研究人员可以深入了解重心位置与固有频率之间的关系，从而更好地优化振动采收过程。
22、总之，本专利技术的技术效果是通过引入重心位置的随机性因素，全面评估了其对柄果系统固有频率的影响。这将有助于深入理解柄果系统的振动特性，并为林果振动采收过程的优化提供科学依据。
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1.一种用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤1中，各项物理参数包括果枝尺寸、果柄尺寸、果柄质量、果柄弹性模量、果实横径、果实纵径和果实质量；分别计算果枝的密度均值、果柄的密度均值和果实的密度均值。
3.根据权利要求2所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤2中，在CAD软件中通过图像描边的方式绘制该果实的半边轮廓，按照步骤1测试得到的果实横径的均值和果实纵径的均值，调整果实的半边轮廓的尺寸。
4.根据权利要求2所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤3中，三维软件为Solidworks软件；根据步骤1测试得到的果枝尺寸的均值绘制果枝实体模型，根据步骤1测试得到的果柄尺寸的均值绘制果柄实体模型。
5.根据权利要求4所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤4中，基于Solidworks
6.根据权利要求5所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述的步骤4中的基于果实的重心位置计算重心偏离率，具体为：
7.根据权利要求1所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述的步骤5中，有限元分析软件为软件Ansys workbench。
8.根据权利要求1所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤6中，在有限元分析软件中，果枝与果实被设定为刚体，果柄被设定为弹性体，根据步骤1测试得到的各项物理参数的均值设定模型的材料参数，约束果枝的位移及转动，进行有限元模态分析。
...【技术特征摘要】
1.一种用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤1中，各项物理参数包括果枝尺寸、果柄尺寸、果柄质量、果柄弹性模量、果实横径、果实纵径和果实质量；分别计算果枝的密度均值、果柄的密度均值和果实的密度均值。
3.根据权利要求2所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤2中，在cad软件中通过图像描边的方式绘制该果实的半边轮廓，按照步骤1测试得到的果实横径的均值和果实纵径的均值，调整果实的半边轮廓的尺寸。
4.根据权利要求2所述的用于评估重心位置对柄果系统固有频率影响的模型构建方法，其特征在于，所述步骤3中，三维软件为solidworks软件；根据步骤1测试得到的果枝尺寸的均值绘制果枝实体模型，根据步骤1测试得到的果柄尺寸的均值绘制...
【专利技术属性】
技术研发人员：周杰，许林云，陈娟，张福豹，张诚，莫亚梅，章悦，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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