香榧果柄分离特性的有限元仿真与分析

陈吉朋; 席盈盈; 汪令昊; 周宏平

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202503035

林业工程学报 ›› 2026, Vol. 11 ›› Issue (03) : 126 -133. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202503035

香榧果柄分离特性的有限元仿真与分析

陈吉朋, 席盈盈, 汪令昊, 周宏平

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摘要

香榧是我国特有的经济树种。获知香榧果柄的受力分离特性，可为香榧机械化采摘提供依据。首先，测量了不同拉伸方向(垂直、45°和水平)下的果柄分离力，并建立了香榧果在不同拉伸方向下的有限元仿真模型；其次，结合模态和谐响应仿真，研究了不同激振力作用下果柄的应力特性；然后，利用最大主应力失效准则模拟香榧果的脱落行为。仿真结果表明：在垂直、45°和水平拉伸条件下，果柄的最大应力分别为0.68,1.25和1.15 MPa。仿真得到的拉伸力(5.08,3.02和2.50 N)与实验测得分离力(5.27,2.76和2.19 N)的相对误差分别为3.6%,9.4%和14.2%,验证了模型的可靠性；模态和谐响应仿真显示，在水平和垂直激振力作用下，激振频率分别为15和6 Hz时，果柄系统的应力达到最大值。最后，开展了香榧采摘田间实验。结果表明：在垂直树枝方向施加6 Hz的激振力时，香榧熟果的采摘率约为89.2%,青果的误采率约为9.0%。本研究结果可为香榧果机械化采摘装置研发提供理论参考。