基于有限元方法的番茄模态分析与频率扫描试验

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Modal analysis and frequency sweep test of tomato based on finite element method

番茄运输振动损伤抑制研究中，基于几何尺寸和力学参数建立有限元模型，通过ANSYS仿真与五次重复的实验测试（20℃，50%湿度），确定一阶（53.2±1.3Hz，95%CI[52.1,54.3]Hz）和二阶（73.4±2.0Hz，95%CI[71.6,75.2]Hz）自然频率，实验与仿真误差<5.5%，验证模型有效性并为振动规避提供理论依据。

　　

摘要

为了减轻运输过程中由振动引起的番茄损伤，需要准确测定其自然频率。本研究基于番茄的几何尺寸和机械参数建立了有限元模型，并使用ANSYS仿真软件进行了模态分析。分析结果显示，番茄的一阶和二阶共振频率分别为54.491至55.354赫兹（Hz）和69.546至70.963赫兹。在20摄氏度（°C）和50%相对湿度的受控环境中，使用振动测试系统进行了多次正弦频率扫描测试，从而获得了加速度传递率曲线。为了获得更准确的结果，这些测试重复进行了五次（n=5）。最终确定番茄的一阶和二阶自然频率分别为53.2±1.3赫兹（平均值±标准差）和73.4±2.0赫兹。一阶和二阶自然频率的95%置信区间分别为[52.1, 54.3]赫兹和[71.6, 75.2]赫兹。实验结果与仿真结果高度吻合，相对误差低于5.5%，这验证了有限元模型的有效性。研究结果确定了番茄运输过程中应避免的频率范围，并为振动抑制和包装设计提供了理论依据，以减少运输过程中的损耗。

为了减轻运输过程中由振动引起的番茄损伤，需要准确测定其自然频率。本研究基于番茄的几何尺寸和机械参数建立了有限元模型，并使用ANSYS仿真软件进行了模态分析。分析结果显示，番茄的一阶和二阶共振频率分别为54.491至55.354赫兹（Hz）和69.546至70.963赫兹（Hz）。在20摄氏度（°C）和50%相对湿度的受控环境中，使用振动测试系统进行了多次正弦频率扫描测试，从而获得了加速度传递率曲线。为了获得更准确的结果，这些测试重复进行了五次（n=5）。最终确定番茄的一阶和二阶自然频率分别为53.2±1.3赫兹（平均值±标准差）和73.4±2.0赫兹（平均值±标准差）。一阶和二阶自然频率的95%置信区间分别为[52.1, 54.3]赫兹和[71.6, 75.2]赫兹。实验结果与仿真结果高度吻合，相对误差低于5.5%，这验证了有限元模型的有效性。研究结果确定了番茄运输过程中应避免的频率范围，并为振动抑制和包装设计提供了理论依据，以减少运输过程中的损耗。