【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农林业果树采收领域，具体是一种基于模态参数的柄果系统模型修正方法。
技术介绍
1、林果振动采收中，果实在受迫振动下的脱落分离取决于柄果系统的振动特性。有限元分析是探究柄果系统的振动特性的有效手段。而于动力学计算分析而言，构建合适的仿真模型是得到柄果系统准确有限元模拟结果的前提。结构的模态参数极大的影响了柄果系统在不同振动频率下的运动响应，因此在为了在模型计算模拟中得到与实际情况相符的动态响应，修正模型的模态参数尤为重要。在振动采收中，由于实际应用频率范围的限制，往往只能激发柄果系统第一阶固有频率的共振响应，意味着模型修正中需主要关注系统的第一阶共振模态参数。
2、在实际采收作业中，就柄果系统而言，其响应变形主要表现在果柄部位，模型中与果柄接触的一小段树枝及果实可近似为刚体，因此，柄果系统模型修正的关键在于果柄材料参数的修正。采收中的作物不同于工程结构，而是具有材料各向异性及粘弹性的生物系统。在以往的有限元分析的研究中，往往将作物的材料简化为线弹性材料。特别地，在对作物柄果系统中的果柄进行拉伸或弯曲试验后，得到相应的弹性模量值，直接用于数值模拟。事实上，在上述的确定系统结构在模拟中的材料属性这一过程中存在两个未被重视而却不可忽视漏洞：一方面，对于模拟中的简化材料而言，只取片面的弹性模量测量值直接用于模拟，得到的系统动态特性结果会与真实情况存在多大的差距？另一方面，对于果柄的弹性模量测试而言，由于结构外形太小导致无法完全按照材料行业的测试标准来进行试验，所得到试验值是否准确是值得怀疑的。这两个问题对有限元动
3、因此，在柄果系统有限元动力学响应分析之前，需要一种有效的修正方法对模型的关键模态参数(即果柄的弹性模量)进行修正。
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基于模态参数的柄果系统模型修正方法，本专利技术通过模态参数的修正，进而获得修正后的柄果系统有限元分析模型，修正后的模型模拟结果能够更准确地反映实际情况，从而有助于更好地理解柄果系统的振动行为。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种基于模态参数的柄果系统模型修正方法，包括以下步骤：
4、步骤1：对柄果系统进行模态识别测试，得到柄果系统的真实的第一阶固有频率；
5、步骤2：建立柄果系统有限元初始分析模型，通过有限元分析得到柄果系统的第一阶固有频率；
6、步骤3：对比步骤2中分析得到的第一阶固有频率与步骤1中测试得到的真实的第一阶固有频率之间的差距，判断是否需要进行模型修正，若需要，执行步骤4；
7、步骤4：将果柄的弹性模量设为不确定性参数，建立柄果系统不确定性的表征模型，并进行随机有限元模态分析与响应面分析，得到果柄的弹性模量与柄果系统的第一阶固有频率的相关性；
8、步骤5：根据步骤1得到的真实的第一阶固有频率，并结合步骤4得到的相关性，确定模态分析中果柄的弹性模量的修正值，进而获得修正后的柄果系统有限元分析模型。
9、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤1具体为：
10、在柄果系统模态识别测试中，与果柄连接的果枝被限制位移，随后给果实施加一个初始位移使其自由振动，果实表面上作有标记点，通过高速相机追踪果实上的标记点的运动轨迹，得到其位移衰减曲线，将标记点的位移衰减曲线进行快速傅里叶变换后得到柄果系统的真实的第一阶固有频率。
11、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤2具体为：
12、在建立的柄果系统有限元初始分析模型中，果枝与果实被设定为刚体，果柄被设定为弹性体，通过果柄拉伸力学测试得到果柄的弹性模量的初始设置值，通过弹性模量的初始设置值、模型外形结构尺寸参数、模型材料参数和边界条件，分析得到柄果系统的第一阶固有频率。
13、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤3具体为：
14、判断步骤2中分析得到的第一阶固有频率与步骤1中测试得到的真实的第一阶固有频率之间是否存在差距，若存在差距，则需要进行模型修正，执行步骤4。
15、作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤4具体为：
16、将果柄的弹性模量设为不确定性参数，基于区间模型建立柄果系统不确定性的表征模型，对柄果系统进行随机有限元模态分析与响应面分析，将果柄的弹性模量设为输入参数，柄果系统的第一阶固有频率设为响应输出参数，得到果柄的弹性模量与柄果系统的第一阶固有频率的相关性。
17、本专利技术的有益效果为：
18、1、在简化模型的同时，能够更加准确模拟柄果系统的动态响应：该技术使得对柄果系统在受迫振动下的行为进行更精确的有限元分析成为可能。通过模态参数的修正，模拟结果能够更准确地反映实际情况，从而有助于更好地理解柄果系统的振动行为。
19、2、减小了模态测试的难度：由于柄果系统结构的特殊性，传统的模态测试方法难以直接应用。该技术通过使用振动采集和分析，可以克服传统测试方法的困难，提供了更简便的测试和修正方法。
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1.一种基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：
5.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，所述的步骤4具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于模态参数的柄果系统模型修正方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：周杰，张福豹，许林云，章悦，陈娟，张城，莫亚梅，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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