基于LS-DYNA和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的修枝機跌落沖擊響應(yīng)研究.pdf

1、劇烈地沖擊碰撞使得很多機電類產(chǎn)品在其使用壽命內(nèi)呈現(xiàn)失效的狀態(tài)。跌落沖擊所引發(fā)的毀傷也是園林修枝機的主要失效形式。當(dāng)前，電動園林修枝工具產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)一般遵從“產(chǎn)品原始設(shè)計-制造樣機-跌落試驗-產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計”的傳統(tǒng)模式，這會耗費大量的人力物力成本，已越來越不適合小機電，特別是產(chǎn)品個性化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電動園林修枝器具的市場要求。因此，研究經(jīng)濟實用且準(zhǔn)確高效的修枝機產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)模式，建立預(yù)測修枝機抗沖擊性能的新方法和設(shè)計合理的緩沖防護復(fù)合材料結(jié)

2、構(gòu)成為亟需解決的熱點問題。
　　本文以寧波市產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新重大專項(2015B11031)——“高效長壽命低噪音刀片切割系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”和山西省山西省自然科學(xué)基金(201601D102035)——“泡沫鋁-聚氨酯復(fù)合結(jié)構(gòu)緩沖吸能特性及機理研究”為支撐，對某型號園林修枝機的跌落沖擊響應(yīng)開展研究。
　　本文從跌落沖擊理論及動力學(xué)分析方法，園林修枝機跌落仿真與跌落試驗，修枝機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型建立和緩沖防護復(fù)

3、合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計等幾個方面進行了深度探究。
　　針對內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的園林修枝機在跌落沖擊動態(tài)過程中存在的不確定性，運用Hypermesh和ANSYS/LS-DYNA聯(lián)合仿真技術(shù)，對修枝機在水平跌落和豎直側(cè)向跌落兩種極限工況下的跌落過程進行有限元仿真分析。然后在同樣的工況下，對修枝機進行現(xiàn)場跌落試驗。對比分析園林修枝機跌落仿真和跌落試驗的結(jié)果，尋找到園林修枝機受到跌落沖擊后影響修枝機使用壽命的易損部件。
　　然后在Hypermes

4、h中對園林修枝機發(fā)生跌落沖擊后的易損部件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并通過有限元仿真驗證改進結(jié)構(gòu)是否符合要求。利用跌落仿真和跌落試驗相結(jié)合的方法可更好地探究修枝機在發(fā)生跌落時的沖擊應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律，為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，從而設(shè)計了滿足使用需求的修枝機結(jié)構(gòu)。
　　利用改進前的符合修枝機跌落實際情況的修枝機跌落仿真參數(shù)化模型，得到修枝機在不同工況下跌落后主要部件(齒輪箱和旋轉(zhuǎn)管)的最大沖擊應(yīng)力樣本數(shù)據(jù)共20組，用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與驗證。通過建立

5、跌落高度、跌落角度、地面材質(zhì)與主要部件最大沖擊應(yīng)力值之間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，運用有限元仿真技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，預(yù)測不同跌落沖擊狀態(tài)下園林修枝機的主要部件跌落沖擊最大應(yīng)力值，為園林修枝機耐撞性測試與可靠度評估提供新的參考，彌補跌落仿真時間過長的缺憾。
　　最后，結(jié)合沖擊試驗和有限元仿真兩種方法，設(shè)計了性能更優(yōu)的緩沖防護復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，可將其廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品的運輸包裝中，以避免修枝機等產(chǎn)品在運輸、堆碼等過程所造成的跌落沖擊中發(fā)生