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

1、劇烈地沖擊碰撞使得很多機(jī)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(jī)的主要失效形式。當(dāng)前，電動(dòng)園林修枝工具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)一般遵從“產(chǎn)品原始設(shè)計(jì)-制造樣機(jī)-跌落試驗(yàn)-產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)”的傳統(tǒng)模式，這會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力成本，已越來越不適合小機(jī)電，特別是產(chǎn)品個(gè)性化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電動(dòng)園林修枝器具的市場(chǎng)要求。因此，研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用且準(zhǔn)確高效的修枝機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)模式，建立預(yù)測(cè)修枝機(jī)抗沖擊性能的新方法和設(shè)計(jì)合理的緩沖防護(hù)復(fù)合材料結(jié)

2、構(gòu)成為亟需解決的熱點(diǎn)問題。
　　本文以寧波市產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新重大專項(xiàng)(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(jī)理研究”為支撐，對(duì)某型號(hào)園林修枝機(jī)的跌落沖擊響應(yīng)開展研究。
　　本文從跌落沖擊理論及動(dòng)力學(xué)分析方法，園林修枝機(jī)跌落仿真與跌落試驗(yàn)，修枝機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型建立和緩沖防護(hù)復(fù)

3、合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了深度探究。
　　針對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的園林修枝機(jī)在跌落沖擊動(dòng)態(tài)過程中存在的不確定性，運(yùn)用Hypermesh和ANSYS/LS-DYNA聯(lián)合仿真技術(shù)，對(duì)修枝機(jī)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(jìn)行有限元仿真分析。然后在同樣的工況下，對(duì)修枝機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跌落試驗(yàn)。對(duì)比分析園林修枝機(jī)跌落仿真和跌落試驗(yàn)的結(jié)果，尋找到園林修枝機(jī)受到跌落沖擊后影響修枝機(jī)使用壽命的易損部件。
　　然后在Hypermes

4、h中對(duì)園林修枝機(jī)發(fā)生跌落沖擊后的易損部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過有限元仿真驗(yàn)證改進(jìn)結(jié)構(gòu)是否符合要求。利用跌落仿真和跌落試驗(yàn)相結(jié)合的方法可更好地探究修枝機(jī)在發(fā)生跌落時(shí)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(jì)了滿足使用需求的修枝機(jī)結(jié)構(gòu)。
　　利用改進(jìn)前的符合修枝機(jī)跌落實(shí)際情況的修枝機(jī)跌落仿真參數(shù)化模型，得到修枝機(jī)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(yàn)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(yùn)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(cè)不同跌落沖擊狀態(tài)下園林修枝機(jī)的主要部件跌落沖擊最大應(yīng)力值，為園林修枝機(jī)耐撞性測(cè)試與可靠度評(píng)估提供新的參考，彌補(bǔ)跌落仿真時(shí)間過長的缺憾。
　　最后，結(jié)合沖擊試驗(yàn)和有限元仿真兩種方法，設(shè)計(jì)了性能更優(yōu)的緩沖防護(hù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，可將其廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品的運(yùn)輸包裝中，以避免修枝機(jī)等產(chǎn)品在運(yùn)輸、堆碼等過程所造成的跌落沖擊中發(fā)生