番茄贮运振动力学模型与模态分析

【摘要】：水果的贮运中的损伤问题在当今引起越来越多的关注。减少损伤是现代农业技术的重要研究课题之一。番茄属于易损浆果类蔬菜，运输中的损伤问题尤为突出。本文基于生物力学，粘弹性理论，振动力学，蔬菜水果的物性学理论，深入地研究了番茄粘弹性和塑性。介绍了粘弹性理论经典模型Maxwell模型和Kelvin模型。比较了两者的区别，研究了番茄的Kelvin模型的建立可行性。并针对番茄的具体特征，对Kelvin模型进行了修正，建立了单个番茄的粘弹性振动力学模型(四单元模型)和简化的线性番茄振动力学模型。初步探讨了番茄包装物对番茄振动的影响。 在整筐番茄的振动系统建模的过程中，采用实验建模为主，理论建模为辅的方法。实践证明这样的手段能够取得很好的效果。机械阻抗模态分析方法是近年来国内外比较流行的实验方法，广泛地应用于桥梁，大型设备的模态参数的识别中。但在水果运输系统实验建模的尝试上还很少见。本课题在理论上充分阐述了加速度阻抗法进行系统模态辩识的原理。实验采用了INV303／306虚拟仪器系统和DASP模态分析软件，辩识系统的模态阻尼，模态刚度，模态质量等参数，建立了七自由度的番茄运输中的振动力学模型。根据所得到的数据，对番茄粘弹性和非线性对模态参数的影响做了初步的阐述。 此外，为了提高模型的实用性和在实际工作中的应用性，本文应用了RBF神经网络模型，将加速度机械阻抗做为模型的输入，对系统灰箱的模态参数进行预测，取得了令人满意的效果。本课题在研究番茄模型和模态参数的识别工作中，得到了预期的结果。但由于实验条件的限制，对番茄的品种，大小，成熟度，形状和各向异性等对模型参数的影响缺乏进一步的研究。以后的工作的设想是增加影响参数，完善模型的适用性。