基于LS-DYNA和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的修枝機跌落沖擊響應研究.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。當前，電動園林修枝工具產(chǎn)品的設計開發(fā)一般遵從“產(chǎn)品原始設計-制造樣機-跌落試驗-產(chǎn)品優(yōu)化設計”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、結構復雜的電動園林修枝器具的市場要求。因此，研究經(jīng)濟實用且準確高效的修枝機產(chǎn)品設計開發(fā)模式，建立預測修枝機抗沖擊性能的新方法和設計合理的緩沖防護復合材料結

2、構成為亟需解決的熱點問題。
　　本文以寧波市產(chǎn)業(yè)技術創(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)化應用”和山西省山西省自然科學基金(201601D102035)——“泡沫鋁-聚氨酯復合結構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開展研究。
　　本文從跌落沖擊理論及動力學分析方法，園林修枝機跌落仿真與跌落試驗，修枝機結構優(yōu)化設計，BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型建立和緩沖防護復

3、合材料結構設計等幾個方面進行了深度探究。
　　針對內部結構復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，對修枝機在水平跌落和豎直側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構優(yōu)化設計，并通過有限元仿真驗證改進結構是否符合要求。利用跌落仿真和跌落試驗相結合的方法可更好地探究修枝機在發(fā)生跌落時的沖擊應力響應規(guī)律，為其結構優(yōu)化提供科學依據(jù)，從而設計了滿足使用需求的修枝機結構。
　　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(齒輪箱和旋轉管)的最大沖擊應力樣本數(shù)據(jù)共20組，用于神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練與驗證。通過建立

5、跌落高度、跌落角度、地面材質與主要部件最大沖擊應力值之間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，運用有限元仿真技術和神經(jīng)網(wǎng)絡相結合的方法，預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，結合沖擊試驗和有限元仿真兩種方法，設計了性能更優(yōu)的緩沖防護復合材料結構，可將其廣泛地應用于產(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