本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)工程和計(jì)算生物學(xué)，尤其涉及一種導(dǎo)致果實(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力的預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、成熟期果實(shí)開裂是影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。園藝管理對果實(shí)的水分狀態(tài)、果實(shí)生物力學(xué)特性等有直接影響，進(jìn)而影響果實(shí)的開裂風(fēng)險。目前，對于果實(shí)開裂機(jī)理的研究部主要集中在生物層面分析上，對裂紋的擴(kuò)展尚缺乏深入的模擬研究，無法對果實(shí)開裂的風(fēng)險即果皮裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力進(jìn)行有效的預(yù)測，進(jìn)而無法根據(jù)果實(shí)開裂機(jī)理對果實(shí)進(jìn)行有效管理，保證果實(shí)盡可能不出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種導(dǎo)致果實(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力的預(yù)測方法，通過建立果實(shí)物理參數(shù)與果實(shí)的裂紋擴(kuò)展臨界壓力值的關(guān)系，以優(yōu)化園藝管理策略和提供育種方向，減少果實(shí)開裂的風(fēng)險，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)致果實(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力的預(yù)測方法，包括：

3、獲取果皮物理參數(shù)，其中所述果皮物理參數(shù)包括果皮厚度和生物力學(xué)參數(shù)；

4、根據(jù)果皮物理參數(shù)構(gòu)建和定義幾何模型，并對所述幾何模型進(jìn)行驗(yàn)證；

5、設(shè)置不同數(shù)值組合的果皮厚度和果皮生物力學(xué)參數(shù)，通過驗(yàn)證后的幾何模型對不同數(shù)值組合的果皮厚度和果皮生物力學(xué)參數(shù)下的果皮進(jìn)行若干次模擬，得到模擬開裂結(jié)果；

6、根據(jù)模擬開裂結(jié)果進(jìn)行敏感性分析，篩選得到影響果皮裂紋擴(kuò)展的主要物理參數(shù)，根據(jù)主要物理參數(shù)構(gòu)建多元線性回歸模型，其中多元線性回歸模型的自變量為篩選得到的主要物理參數(shù)，因變量為裂紋擴(kuò)展的臨界壓力結(jié)果。

7、獲取待測數(shù)據(jù)，其中待測數(shù)據(jù)為待測果實(shí)的果皮物理參數(shù)的數(shù)據(jù)，通過多元線性回歸模型對待測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到果實(shí)的預(yù)測開裂結(jié)果。

8、可選的，所述生物力學(xué)參數(shù)通過使用質(zhì)構(gòu)儀對果實(shí)的果皮進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲取，其中所述生物力學(xué)參數(shù)包括果皮失效應(yīng)力、果皮失效應(yīng)變、果皮彈性模量、果皮斷裂能。

9、可選的，所述幾何模型的構(gòu)建過程包括：

10、在有限元軟件中構(gòu)建初始幾何模型，其中所述初始幾何模型中的部件包括果皮、加載探頭、預(yù)制裂紋和固定支架；

11、根據(jù)所述生物力學(xué)參數(shù)對初始幾何模型的材料屬性進(jìn)行定義并對初始幾何模型進(jìn)行其他模型參數(shù)的定義和網(wǎng)格劃分，得到幾何模型。

12、可選的，對所述幾何模型進(jìn)行驗(yàn)證的過程包括：

13、利用質(zhì)構(gòu)儀對果實(shí)的果皮進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，獲取三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的視頻數(shù)據(jù)，提取視頻數(shù)據(jù)中的照片，根據(jù)照片和質(zhì)構(gòu)儀的導(dǎo)出數(shù)據(jù)，獲取實(shí)測數(shù)據(jù)，其中實(shí)測數(shù)據(jù)包括從照片中獲取的加載力和撓度、裂紋長度之間的關(guān)系和從質(zhì)構(gòu)儀中導(dǎo)出的撓度數(shù)據(jù)和加載力數(shù)據(jù)；

14、對果實(shí)的果皮進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，獲取拉伸試驗(yàn)下的果皮力學(xué)數(shù)據(jù)，根據(jù)拉伸試驗(yàn)下的果皮力學(xué)數(shù)據(jù)對幾何模型的材料屬性進(jìn)行調(diào)整，并對調(diào)整后的幾何模型進(jìn)行模擬，得到模擬結(jié)果，對所述模擬結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果，得到驗(yàn)證后的幾何模型。

15、可選的，模擬開裂結(jié)果包括加載力和果實(shí)裂紋擴(kuò)展面積的關(guān)系，找到裂紋面積擴(kuò)展的臨界壓力值。

16、可選的，對果皮物理參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，篩選出對臨界壓力值顯著影響的主要物理參數(shù)，建立主要物理參數(shù)與臨界壓力值的關(guān)系。

17、其中，所述主要物理參數(shù)與臨界壓力值的關(guān)系通過多元線性回歸模型進(jìn)行表示，所述多元線性回歸模型中臨界壓力值等于不同的主要物理參數(shù)的加權(quán)和結(jié)果與影響常數(shù)的求和結(jié)果，其中加權(quán)和中的權(quán)重系數(shù)和影響常數(shù)通過擬合的方式進(jìn)行獲取。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

19、通過本發(fā)明的方法，可以有效預(yù)測不同物理參數(shù)下的果實(shí)的裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力，通過調(diào)整園藝管理的方式和優(yōu)化育種，提升裂紋擴(kuò)展臨界內(nèi)部壓力的方式，顯著降低果實(shí)開裂的風(fēng)險，提高果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過優(yōu)化管理和育種改變果皮的厚度和果皮生物力學(xué)特性，可以減輕裂果現(xiàn)象。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)致果實(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力的預(yù)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)致果實(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界內(nèi)部壓力的預(yù)測方法，屬于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，包括：獲取果皮物理參數(shù)，其中果皮物理參數(shù)包括果皮厚度和果皮生物力學(xué)參數(shù)；根據(jù)果皮物理參數(shù)，構(gòu)建幾何模型；對所述幾何模型進(jìn)行驗(yàn)證；通過驗(yàn)證后的幾何模型對不同果皮厚度和生物力學(xué)參數(shù)的果實(shí)進(jìn)行模擬，得到模擬開裂結(jié)果；根據(jù)模擬開裂結(jié)果，構(gòu)建多元線性回歸模型；獲取待測數(shù)據(jù)，其中待測數(shù)據(jù)為待測果實(shí)的果皮厚度和生物力學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過多元線性回歸模型對待測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到果實(shí)的預(yù)測開裂結(jié)果，本發(fā)明通過建立果皮物理參數(shù)和果實(shí)的裂紋擴(kuò)展臨界壓力關(guān)系，為園藝管理和生物育種提供方向，以減少果實(shí)開裂的風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：杜太生,薛琪敏,李浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15