探究鲜果采收及采后损伤机理,借助有限元分析解析水果在各类工况下的载荷响应,为优化水果机械化采收设备、改良包装结构等提供科学依据与技术支撑,从而减少水果收获及采后损失。
该文系统综述了基于有限元分析的水果收获研究进展,首先概述了振动收获、收获辅助平台及采摘机器人等机械化收获技术的现状;其次阐述了有限元建模的核心流程,包括几何建模、水果属性获取与网格划分;重点分析了有限元分析在水果流变特性(静态与动态应力场景)研究中的应用,及其在振动收获设备优化、采摘机器人采摘模式探索与末端执行器设计中的实践。当前针对有限元分析的研究仍面临模型简化与仿真精度的平衡难题、动态作业场景下边界条件的适配性不足、水果属性与工况参数标准化数据库缺失等关键挑战,这些问题制约了有限元分析成果向实际应用的转化效率。
未来,随着多物理场耦合仿真技术、人工智能与有限元方法的深度融合,以及跨品种水果属性数据库的完善,有限元分析将在复杂工况下的收获损伤精准预测、自适应采摘装备的智能优化、多机型协同作业系统的性能仿真等方面实现更大突破,为水果机械化收获技术的规模化应用提供更坚实的理论与技术支撑,助力全球水果产业向高效、低损、智能化方向转型升级。