李玉芹

（宿州職業(yè)技術學院 安徽 宿州 234000）

0.前言

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展，社會各界對機械設備振動過程中造成的損害及事故重視度也愈發(fā)提升。農(nóng)業(yè)機械屬于農(nóng)業(yè)技術路線的選擇核心，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升，凸顯農(nóng)業(yè)機械設備的應用優(yōu)勢，受到了社會各界的廣泛關注與重視。就實際情況而言，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械設計，選擇的是模擬優(yōu)化方式，其目的是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設備結構設計的優(yōu)化[1]。但在實際應用中，這類設計方式會造成較大的誤差，難以有效適應市場需求，無法保障農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)質量與生產(chǎn)效率。動態(tài)優(yōu)化方式屬于一種新型的技術，能夠實現(xiàn)機械振動的消減，及時消除噪聲[2]。在農(nóng)業(yè)機械設計中應用動態(tài)優(yōu)化方式，可實現(xiàn)結構設計的最優(yōu)性，實現(xiàn)模型深入研究，以此明確模型的動態(tài)特征，凸顯出農(nóng)業(yè)機械的動態(tài)性特點。

1.研究對象與方法

1.1 研究對象

以某區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為研究對象，分析、闡述動態(tài)優(yōu)化方法在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用，通過開展100 張問卷調查，總結其動態(tài)優(yōu)化法的應用價值，其目的是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設計最優(yōu)化、最佳化，推動相關行業(yè)得到更好的發(fā)展提供有效指導意見。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

通過中國知網(wǎng)檢索查閱近10年有關農(nóng)業(yè)機械設計現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)機械設計未來發(fā)展等研究成果，分析了動態(tài)優(yōu)化法的應用優(yōu)勢，翻閱了有關動態(tài)優(yōu)化方法在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用書籍與資料，這為本研究提供有力的理論依據(jù)[3]。

1.2.2 問卷調查法

根據(jù)本研究需要，遵循問卷設計的有關規(guī)則和基本要求，設計了《農(nóng)業(yè)機械設計現(xiàn)狀調查表》、《農(nóng)業(yè)機械設計動態(tài)優(yōu)化法應用滿意度》、《農(nóng)業(yè)機械設計動態(tài)優(yōu)化方案應用有效率》[4]。通過現(xiàn)場和郵寄的形式發(fā)放與回收。

1.2.3 專家訪談法

根據(jù)農(nóng)業(yè)機械應用現(xiàn)狀問題，通過與機械設計專家、動態(tài)優(yōu)化方式研究學者開展有效訪談，幫助指導了問卷的制定及相關概念的界定。

1.2.4 實地考察法

對部分地區(qū)農(nóng)業(yè)機械設備應用進行考察，對農(nóng)業(yè)機械數(shù)學模型建設、動態(tài)優(yōu)化方法在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用等方面獲取直接資料。

1.2.5 數(shù)理統(tǒng)計法

運用EXCEL 軟件，對調查結果統(tǒng)計與分析。

1.3 應用方案

約束條件優(yōu)化方案、數(shù)字變量優(yōu)化方案，對比兩種方案的應用效果。

1.3.1 約束條件優(yōu)化方案

嚴格遵循農(nóng)業(yè)機械設計核心原則，確定機械結構特性參數(shù)，明確各項參數(shù)的變化范圍。在滿足農(nóng)業(yè)機械設計荷載需求，約束條件情況下，應當先將機械設計結構質量參數(shù)、機械結構剛度參數(shù)、機械設備阻尼最優(yōu)分布參數(shù)，以此保障機械設計結構優(yōu)良具備動態(tài)性特點。

約束條件優(yōu)化方案主要包括：（1）在變分原理基礎上，將泛函數(shù)視作目標函數(shù)，在滿足相關約束條件的基礎上，設定函數(shù)極值；（2）遵循最小值原理，確定機械結構動態(tài)性能形狀函數(shù)，在約束條件下求解，確保機械設備處于最優(yōu)形狀；（3）保障模態(tài)柔度與能量均衡，借助這類方式，將機械結構與機械剛度作為約束條件指標，滿足柔度最優(yōu)目標，以此保障機械設備抗振性能的良好性。

1.3.2 數(shù)字變量優(yōu)化方案

就實際情況而言，大部分的農(nóng)業(yè)機械均是連續(xù)振動，開展長時間工作。數(shù)字變量優(yōu)化方案，通過與其他機械設計相比，可充分考慮農(nóng)業(yè)機械設計振動情況，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械振動現(xiàn)象的消除，以此延長農(nóng)業(yè)機械設備使用壽命，提升農(nóng)業(yè)機械運行效率。

1.4 數(shù)學模型建設

1.4.1 有限元法

在農(nóng)業(yè)機械設計階段，動態(tài)優(yōu)化方式得到了廣泛應用，通過離散農(nóng)業(yè)機械結構，在彈性力學基礎上，遵循變分原理，實現(xiàn)機械結構荷載、幾何、材料的約束，將機械結構劃分為不同的小單位，構建動力學運動方程，以此求解機械結構，并實現(xiàn)計算結果的輸出。通過實現(xiàn)輸入結果的評估與分析，可為農(nóng)業(yè)機械優(yōu)化設計提供協(xié)助。需要注意的是，在有限元數(shù)學模型建設階段，需要實現(xiàn)有限元數(shù)學模型的修正。

1.4.2 傳遞矩陣

傳遞矩陣方式與有限元法模型建設方式相比，前者更為簡單，能夠實現(xiàn)質量集中，確保連續(xù)系統(tǒng)模型分布質量。在實際應用中，傳遞矩陣能夠為計算機程序編寫提供便捷性，且計算規(guī)模并不會逐步增加。傳遞矩陣是在軸類組件基礎上，研究結構的彎曲振動、扭轉振動，遵循基本原理，參照相關原則，分別寫出各自的矩陣，參照順序，將傳遞矩陣相乘，以此獲得軸類組件傳遞矩陣，逐步獲取整個機械結構的數(shù)學模型[5]。

1.4.3 實驗模態(tài)

實驗模態(tài)法能夠精準識別模態(tài)模型系統(tǒng)參數(shù)，簡化系統(tǒng)內的數(shù)學運算流程、實驗模態(tài)分析法主要應用在振動測量、機械結構動力學分析中，在實際應用中，可獲得機械結構的頻率、阻尼、質量、剛度等。實驗模態(tài)方式能夠與有限元法結合應用，實現(xiàn)有限理論模型的修正，確保農(nóng)業(yè)機械設計更加合理、科學。農(nóng)業(yè)機械設計階段，應用實驗模態(tài)能夠實現(xiàn)機械動力學修改，機械運行靈敏度分析、機械荷載識別等。

2.結果與分析

2.1 問卷調查回收率

本文共發(fā)放100 份問卷，回收100 份問卷，問卷回收率為100.0%。

2.2 兩種方案應用效果對比

常規(guī)設計方案調查問卷50 份，方案應用有效率為88.0%，無效占比12.0%，動態(tài)優(yōu)化設計方案調查問卷50 分份，方案應用有效率為100.0%。因此，動態(tài)優(yōu)化設計方案應用效果顯著，值得推廣應用。

表1 兩種方案應用效果對比

動態(tài)優(yōu)化設計方案之所以應用效果顯著，考慮是因為動態(tài)優(yōu)化設計方案設計較多的領域，包括：現(xiàn)代動態(tài)分析、機械結構動力學、計算機技術等。動態(tài)優(yōu)化方案，在制定的運動參數(shù)條件下，保障工藝指標的理想型，以此確保動態(tài)優(yōu)化設計階段，運動學參數(shù)趨于最優(yōu)值，動態(tài)優(yōu)化設計方案主要包括：約束條件優(yōu)化方案、數(shù)字變量優(yōu)化方案。

2.3 兩種方案使用滿意度對比

常規(guī)設計方案使用滿意度為90.0%，動態(tài)優(yōu)化設計方案滿意度100.0%，動態(tài)優(yōu)化設計方案滿意度優(yōu)于常規(guī)設計方案使用滿意度，組間數(shù)據(jù)對比，差異具有統(tǒng)計學意義，P＜0.05，如下表2所示。

表2 兩種方案使用滿意度對比

3.結論與建議

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科學技術水平得到了顯著提升，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計內應用動態(tài)優(yōu)化設計方案，可實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設備應用范圍的擴展。在產(chǎn)品研發(fā)與應用階段，動態(tài)優(yōu)化方式能夠實現(xiàn)可靠性分析，安全性計算，明確設備的疲勞強度與工作壽命，以此實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計、應用結構性能的提升，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求[6]。隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展，動態(tài)優(yōu)化方式的應用愈發(fā)重要，可實現(xiàn)設計階段各類問題的解決，切實減少生產(chǎn)成本，實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計適用性的提升，以此確保我國農(nóng)業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位，以此推動農(nóng)業(yè)得到更好的發(fā)展。

通過優(yōu)化約束條件，可實現(xiàn)機農(nóng)業(yè)機械設備柔度最優(yōu)化，提升機械設備的抗振性能，以此促使農(nóng)業(yè)機械設備處于最優(yōu)結構狀態(tài)。比如：想要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設備結構抗振性能的提升，需要保障機械設備內部的各個零部件避免共振，采取有效措施，減少各個階段模態(tài)柔度，以此實現(xiàn)模態(tài)阻尼增加。在這類情況下，設計人員可在無阻尼的情況下，不斷優(yōu)化機械設備的剛度與質量，以此實現(xiàn)阻尼配置的間接優(yōu)化，以此滿足機械結構特性需求。

數(shù)字優(yōu)化方案是參照數(shù)字變量需求，在此基礎上實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設計動態(tài)優(yōu)化，以此實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械運行質量的提升，保障農(nóng)業(yè)機械運行效率。一般情況下，借助數(shù)字變量優(yōu)化方案，能夠優(yōu)化設計方案。參照行業(yè)標準，依據(jù)傳統(tǒng)設計經(jīng)驗，能夠實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械結構強度、規(guī)格數(shù)值的確定，以此保障農(nóng)業(yè)機械設計的規(guī)范性，提升農(nóng)業(yè)機械運行效率，保障農(nóng)業(yè)機械使用階段的安全性?？偠灾?，數(shù)字變量優(yōu)化方案的應用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)精準性的提升，有農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化、信息化發(fā)展有十分重要的意義。

綜上所述，動態(tài)優(yōu)化方式的應用，可實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計階段的有效調節(jié)，在相關數(shù)學模型基礎上，選擇各種數(shù)學優(yōu)化方式，可促使農(nóng)業(yè)機械設計更加科學、合理。隨著農(nóng)業(yè)機械設計的迅速發(fā)展，需要保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計的可行性，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計質量與效率。通過合理、科學應用優(yōu)化設計方案，能夠實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計水平的提升，應用前景顯著。