作物近地拍摄旋转支架设计与有限元仿真优化OA

为满足现代农业对作物病虫害早期预防的精准监测需求,设计并优化了一款农作物近地拍摄旋转支架。基于SolidWorks Simulation平台,开展基于有限元分析的结构设计与优化,旨在解决初始设计中存在的末端位移超标和材料冗余问题。首先,应用SolidWorks建立三维参数化模型,通过静力学仿真揭示出初始设计的合位移和应力分布特征;然后,以减轻质量、提高刚度(控制末端位移)和保证结构安全为核心目标,系统地采用形状优化、尺寸优化(结合响应面法与NSGA-Ⅱ多目标遗传算法)和拓扑优化(基于SIMP变密度法)相结合的综合策略进行结构改进。优化结果表明,支架末端最大合位移降至1.665 mm(降幅30.625%),最大应力为77.5 MPa(低于Q235B屈服强度);总质量由84.70 kg降至70.525 kg(减重16.74%);约束模态分析显示前6阶固有频率整体提升(第2阶、第3阶增幅达25.14%和18.62%),且有效避开了工况激励频率(21.24 Hz)。研究结果验证了多目标优化策略在农业装备结构设计中的有效性,为高刚度轻量化旋转支架开发提供了技术范式。