بخشی از مقاله
چكيده
كوفتگي آسيب وارد شده به بافت گلابي در اثر نيروهاي خارجي است و باعث كاهش كيفيت و ارزش اقتصادي آن ميشود. اعمال بارهاي ضربهاي عمدتاً منجر به كوفتگي ميگردد. در اين پژوهش، گلابي تحت بارگذاري استاتيكي و ديناميكي قرار گرفت و با استفاده از روش المان محدود مدل سازي و تحليل شد . با استفاده از آزمايشهاي تجربي خواص مكانيكي گلابي تعيين شدند و در شبيه سازي ميوه گلابي در نرم افزار آباكوس مورد استفاده قرار گرفتند.
نمودار تنش-كرنش بدست آمده از نرم افزار در دو حالت استاتيكي و ديناميكي مطابقت خوبي با هم داشتند. در هنگام حركت پراب دستگاه اينسترون در حالت استاتيكي و ديناميكي ماكزيمم تنش معادل ٣٤/٠ و ٣٣/٠ مگاپاسكال بدست آمد. اين مقاله درك ما را در مورد تغيير شكل و خسارت ميوه ها يا سبزي ها را با استفاده از كاربردهاي مهندسي به كمك كامپيوتر افزايش مي دهد.
مقدمه
براي توليد انواع محصولات كشاورزي مقادير عظيم انرژي نيروي انساني و نهادههاي متعدد صرف ميشود ولي متاسفانه پس از توليد درصد بالايي از اين محصولات به عنوان ضايعات تلف مي¬شود. علل ايجاد انواع آسيب در ميوه¬ها ناشي از بارهاي ديناميكي شامل ضربه و ارتعاش و بارهاي استاتيكي شامل فشار مي¬باشد. اعمال بارهاي ضربه¬ايعمدتاً منجر به كوفتگي و كاهش كيفيت محصول مي¬ گردد. از اينرو پيش بيني سطح آسيب، توزيع تنش و تغيير شكل ميوه ها از جمله گلابي تحت نيروهاي خارجي، مقوله بسيار مهمي مي باشد.
از طرف ديگر اندازه گيري تنش هاي داخلي كه ناشي از اثرات مكانيكي مي باشد، به خاطر ساختار بيولوژيكي ميوه ها و سبزيجات خيلي مشكل است. از اين رو از روش هاي عددي مي توان به عنوان يك راه حل جايگزين براي پيش بيني بهره برد . تاكنون پژوهش هاي بسياري در زمينه بررسي عوامل مؤثر بر آسيب كوفتگي در ميوه سيب انجام شده است. در بررسي اثر ارتفاع سقوط و وزن محصول بر حجم كوفتگي، افزايش خطي حجم كوفتگي با افزايش ارتفاع سقوط و وزن سيب ها گزارش شد. ]١.[
در پژوهش ديگري محققين سطح كوفتگي سيب درختي را تحت تأثير ارتفاع سقوط و جنس سطح برخورد گزارش كردند . - Tabatabaeikolur et al., 2012 - تأثير رقم محصول بر كوفتگي سيب نيز توسط برخي از پژوهشگران مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش ها فاكتورهاي داخلي بافت سيب از جمله ميزان مقاومت و قابليت ارتجاعي ديواره سلولي و چگونگي پيوندهاي درون سلولي به عنوان مهم ترين دلايل تفاوت در قابليت كوفتگي ارقام مختلف سيب اعلام شدند]٢, ٣. [ جانسوك و همكاران تاثير شكل سه بعدي ميوه بر پاسخ صوتي ميوه گلابي را با روش عددي المان محدود بررسي كردند از آنجايي كه روش پاسخ تحريك١ اغلب براي اندازه گيري سفتي٢ ميوه هاي كروي مورد استفاده قرار مي گيرد، آنها در اين روش ميوه گلابي را در معرض ضربه يك چكش قرار دادند و سيگنال هاي پاسخ را با يك ميكروفن دريافت نمودند.
سيگنال پاسخ تعاشيار متعاقباً تجزيه و تحليل شد تا سفتي ميوه تعيين گردد آنها همچنين تاثير شكل ميوه گلابي بر فركانس هاي تشديدشان را با تحليل مودال المان محدود انجام دادند و ٥٠ شكل متفاوت سه بعدي مش بندي شده از گلابيها با سيستم مدل كردن سه بعدي توليد شد. و در آخر به اين نتيجه رسيدند كه مدل المان محدود مي تواند در اين زمينه كارآمد باشد و اينگونه مسائل را با نهايت دقت مدل و تحليل كند.
عباس زاده و همكاران از رهيافت المان محدود براي يافتن موقعيت بهينه براي تحريك و اندازه گيري پاسخ جهت تحليل شكل مد هاي طبيعي هندوانه استفاده كردند ]٥.[ محمودي و همكاران فرايند له شدن ميوه گوجه فرنگي را به كمك روش المان محدود مدل و شبيه سازي كردند ] ٦.[ هدف از اين مطالعه گسترش مرزهاي دانش در مسير ارائه روشهاي نوين و معرفي نرم افزاري كارآمد جهت شبيه سازي و مدل كردن آسيب هاي مكانيكي وارد به ميوه ها - مطالعه موردي گلابي - در اثر بارهاي استاتيكي و ديناميكي - ضربه - ميباشد.
مواد و روشها
براي آزمايش هاي تجربي ٣٠ عدد گلابي تهيه شد تعداد ١٠ عدد گلابي كه فاقد كوفتگي - لهيدگي - و زدگي بودند، انتخاب شدند و از گوشت هر گلابي دو نمونه استوانه اي با قطر ١٢ و طول ٢٠ ميليمتر توسط نمونه گير خارج شد كه براي آزمايش هاي مختلف بكار برده شدند. دو طرف هر نمونه استوانه اي با استفاده از يك عدد تيغ جراحي تيكاملاًز صاف و يكنواخت شد نمونه هاي تهيه شده توسط دستگاه جامع كشش و فشار سنتام همراه با لود سل ٥٠ كيلوگرمي با دقت ٣ ميلي ولت بر ولت در بين دو فك تخت دستگاه تحت بارگذاري فشاري با سرعت ١٠ ميليمتر بر دقيقه قرار گرفتند و نمودار نيرو -تغيير شكل براي هر نمونه در نرم افزار رايانه اي مربوطه ترسيم شد سپس با تقسيم نيرو بر مساحت قاعده نمونه ي استوانه اي، تنش؛ و با تقسيم تغيير شكل نمونه بر طول اوليه نمونه كرنش محوري محاسبه شد .
با استفاده از منحني تنش- كرنش نمونه، مدول الاستيسيته، تنش و كرنش شكست، چقرمگي و انرژي شكست تعيين گرديد. سپس از روي اين نمودار مقادير مورد نياز براي محاسبه خواص مكانيكي استخراج شد. در تمام آزمايشها سرعت بارگذاري ١٠ ميليمتر بر دقيقه بود ]٨.[ از روي منحني تنش– كرنش حاصل از بارگذاري نمونه در دستگاه اينسترون، سفتي، ضريب كشساني ظاهري، چغرمگي، تنش گسيختگي، كرنش گسيختگي، نقاط تسليم و گسيختگي و ماكزيمم تنش تماسي ميتواند به دست آيد.
