樹木是地球表面自然資源的基本要素,它具有防沙、固土,綠化城市等多重作用。臺風(fēng)等極端惡劣天氣容易造成樹木枝條折斷、樹木倒伏甚至連根拔起等破壞現(xiàn)象,給森林生產(chǎn)經(jīng)營、居民生活和財產(chǎn)造成極大影響。不同樹種的抗風(fēng)性能存在差異,杉木是我國南方地區(qū)（如福建、廣西等）廣泛種植的一種亞熱帶經(jīng)濟(jì)林樹種,它具有廣泛的用途如橋梁、建筑、家具等。本文選取杉木為研究對象,采用有限元數(shù)值計算方法,對杉木枝干系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性及風(fēng)致動態(tài)響應(yīng)的特征進(jìn)行研究,總結(jié)分析杉木結(jié)構(gòu)風(fēng)振的規(guī)律特點(diǎn)。此外,在樹木風(fēng)振分析的基礎(chǔ)上,對風(fēng)致樹葉發(fā)生凋落進(jìn)行判斷、識別及凋落過程的三維可視化模擬,以期為林業(yè)生產(chǎn)、樹木修剪等提供參考。本文的研究工作主要包括三個方面:（1）基于簡化的單株杉木建模;樹木的幾何建模是進(jìn)行樹木風(fēng)振分析的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的樹木建模方法側(cè)重于真實(shí)感的表達(dá),無法進(jìn)行樹木結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析。為此,本文采用三維實(shí)體建模的方法,并根據(jù)杉木的幾何形態(tài)特征,將杉木枝干簡化為變截面的圓錐體進(jìn)行簡化建模。同時,利用參數(shù)化建模的方法,以適應(yīng)多種不同樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的快速、有效建模,并分別構(gòu)建:1個完整的杉木模型,10種不同的冠層修剪方式（其中包括2種... 

【文章來源】：福州大學(xué)福建省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２樹木結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲貥?gòu)（１）、模擬斷枝（２）?［４８］??

變達(dá)到枝條斷裂的臨界值時，枝條發(fā)生斷裂。根據(jù)斷裂臨界值可以定義為：??Ｋｒｉｓｉｓ?＝＾ｆｋｎ〇ＭＲＤｌ裂模量，Ｄ表示枝條的胸徑，／表示枝條彈性的枝條的力學(xué)性能，可將樹木枝條簡化為懸臂梁，則矩計算公式：??ａｓ??，＾０／辦表示梁的彎曲曲率，／表示慣性力矩，其ｒ?ｔｔＺ）４??Ｉ?＝?６４??

??用的集中質(zhì)量的數(shù)目越多，分析結(jié)果的精度就越高，如圖２－２表示樹木的集中質(zhì)量離散化，??圖２－２－ａ為單自由度的集中質(zhì)量－彈簧系統(tǒng)，將樹木冠層視為一個整體（質(zhì)量為Ｍ），主干??視為彈性系數(shù)為ｋ的彈簧連接樹木冠層與地面，地面一端固定，圖２－２－ｂ為多自由度的集??中質(zhì)量－彈簧系統(tǒng)，主干與子枝采用不同大小的集中質(zhì)量表示，通過不同彈性系數(shù)的彈簧連??接在一塊。??（ａ）?（ｂ）??圖２－２集中質(zhì)量法的樹木動力模型：樹木的單自由度（ａ）、多自由度質(zhì)量－彈簧系統(tǒng)［％?（ｂ）??單自由度彈簧－質(zhì)量－阻尼結(jié)構(gòu)模型的二階微分方程可表示為：??ｍｘ?＋?ｃｘ?＋?ｋｘ?—?ｆ（ｔ）?（２－１９）??ｃ、ｍ、ｋ分別表示結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)，質(zhì)量和剛度系數(shù)（彈性系數(shù)），又、又、ｘ分別為??結(jié)構(gòu)的加速度、速度和位移，／（〇為時程變化的風(fēng)振作用力。而對于多自由度彈簧－質(zhì)量－??阻尼結(jié)構(gòu)模型，其微分方程如式（２－２０）：??［Ｍ］ｘ＋［Ｃ］ｘ?＋?［Ｋ］ｘ?＝?ｆ｛ｔ）?（２－２０）??［Ｍ］、［Ｃ］、［Ｋ］分別表示多自由度結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。??質(zhì)量均勻分布的廣義位移法是樹木動力學(xué)分析的另一種方法，它將樹木的主干視為質(zhì)??量均勻分布的梁單元或連續(xù)介質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]新疆楊減振控制技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 黃顯學(xué).北京林業(yè)大學(xué) 2012
[2]杉木枝系結(jié)構(gòu)可視化模擬研究[D]. 陳康.中國林業(yè)科學(xué)研究院 2011
[3]新疆楊在風(fēng)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變分析[D]. 崔云靜.北京林業(yè)大學(xué) 2011
[4]新疆楊風(fēng)致減振機(jī)理的基礎(chǔ)研究[D]. 湯昌海.北京林業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3121465