油茶木粘弹性力学表征与树体动力学分析OA
【目的】通过木质粘弹性与树体动力学耦合建模,精确获取振动激励下果实及花苞的动态响应并判断其脱落状态,为油茶果振动采收参数设计提供参考依据。【方法】首先,通过压缩蠕变测试获取油茶木试样的蠕变数据,并采用广义Kelvin-Voigt模型对蠕变数据进行拟合,以确定油茶木的粘弹性参数。随后,通过压缩蠕变有限元模拟,对粘弹性参数的预测精度进行校验。在此基础上,进一步构建基于粘弹性本构模型的油茶树体有限元模型,开展模态分析与瞬态动力学分析,以获取树体的模态和特征频率,并计算果实与花苞在振动激励下的惯性力响应,最终依据惯性力响应峰值预测二者的脱落率。【结果】1)相较于常规二元、三元模型,广义粘弹性模型能显著提升测试区间内蠕变数据的拟合优度,准确表征油茶木的短期蠕变力学行为(预测精度达99.92%);2)在特定激振频率下,侧枝振幅远大于主干振幅,该“侧枝主振”模式可作为激振频率的选取依据;3)当以优选频率9.428 Hz进行主干激振(振幅10 mm,激振高度400 mm)时,果实脱落率达93.94%,花苞脱落率仅为6.06%,满足高效低损采收要求。【结论】本研究揭示了油茶树在特定频率下的“侧枝主振”现象,阐明了振动激励下果实与花苞的惯性力响应差异,建立了基于惯性力峰值的果实和花苞脱落判据。研究结果为油茶果的高效低损振动采收提供了可量化的参数设计依据。
罗红;马帅;张立强;谢志杰;李立君;廖凯;赵青;李伟嘉;肖诗慧
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农业科技
油茶木粘弹性压缩蠕变测试动力学分析果实振动采收
《中南林业科技大学学报》 2026 (7)
P.193-202,10
“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFD2202100)中央财政林业科技推广项目([2023]XT23)。
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