基于异速生长法则的油茶树主干自然频率经验公式推导及应用

S718.42; 为克服油茶果人工采摘率低,该研究根据油茶树体合轴分枝生长方式,结合树体异速生长法则,建立油茶分形树体理想模型,提取二分叉基本单元.基于经典质量-弹簧分析方法,建立3种不同质点分布的二分叉基本单元动力学模型,推导一阶自然频率计算表达式.以湖南省华鑫油茶品种为应用实例,通过测量油茶树形态学参数,辨识面积缩减系数和异速生长系数,采用水浸法和三点弯曲试验分别测量油茶树枝密度和弯曲弹性模量.计算不同分枝角度下二分叉基本单元的一阶自然频率理论值.创建二分叉基本单元ANSYS有限元仿真模型,通过模态分析得到自然频率仿真值,质量均分在刚性杆两端的动力学模型的自然频率ANSYS仿真值与理论计算...

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Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 18; pp. 32 - 41
Main Authors 张诗怡, 唐乐为, 吴明亮, 李正超, 张慧宇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 湖南农业大学机电工程学院,长沙 410128%湖南农业大学机电工程学院,长沙 410128 01.09.2024
特色油料作物(油茶)全程机械化科研基地,长沙 410128
Subjects
油茶
经验公式
Camellia oleifera
频率
振动
allometric growth law
异速生长法则
empirical formula
bifurcated basic unit
vibration
二分叉基本单元
frequency
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202403204

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Summary:S718.42; 为克服油茶果人工采摘率低,该研究根据油茶树体合轴分枝生长方式,结合树体异速生长法则,建立油茶分形树体理想模型,提取二分叉基本单元.基于经典质量-弹簧分析方法,建立3种不同质点分布的二分叉基本单元动力学模型,推导一阶自然频率计算表达式.以湖南省华鑫油茶品种为应用实例,通过测量油茶树形态学参数,辨识面积缩减系数和异速生长系数,采用水浸法和三点弯曲试验分别测量油茶树枝密度和弯曲弹性模量.计算不同分枝角度下二分叉基本单元的一阶自然频率理论值.创建二分叉基本单元ANSYS有限元仿真模型,通过模态分析得到自然频率仿真值,质量均分在刚性杆两端的动力学模型的自然频率ANSYS仿真值与理论计算值较接近,平均相对误差为7.3％.基于带端部质点的悬臂梁一阶自然频率计算公式,采用参数辨识方法推导二分叉基本单元一阶自然频率经验公式,自然频率的经验公式计算值与仿真值最大误差仅为0.41％,验证了经验计算公式的准确性.研究结果可为油茶果振动式采摘装置的激振参数设置供理论依据.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202403204