بخشی از مقاله
چکیده
اهمیت بررسی مدول الاستیسیته میوه جات برای کارهای کشاورزی از جمله برداشت، حمل ونقل وفراوری به وضوح مشخص شده است. برای انجام آزمایشات از یک دستگاه ساده با یک صفحه ی ثابت درزیر ویک صفحه متحرک برای اعمال تنش وکرنش وارد بر نمونه سیب استفاده شد. برای اعمال تنش، نمونه ها به صورت نیمکره بریده شدند وشعاع انحنای مینیمم وماکزیمم آنها ازطریق عکس برداری وانتقال به فضای نرم افزار paint بدست آمد. حین انجام آزمایش دما و رطوبت نیز اندازه گیری شد. آزمایش اول به صورت کرنش ثابت بود که یک ماده گرانول مانند - با جرم دانه ای وچگالی مشخص - به جای وزنه استفاده شد. دبی وزن ریخته شده ماده گرانولی به صورتی بود که کرنش مورد انجام آزمایش برحسب زما ن تقریبا ثابت درنظر گرفته می شدو تنش به صورت فرمول t ae t b - باتجزیه وتحلیل ریاضی - بدست آمده و مدول الاستیسیته برای نیروهای مختلف توسط جدولی ارائه شد . آزمایش دوم به صورت تنش ثابت بود که برای بررسی تاثیرات زمانی تنش - خزش - انجام گردید که نتیجه این آزمایش با تجزیه وتحلیل ریا ضی در نرم افزار matlab درنهایت به رابطه - t - 0.000038e 0.3559t 0.0063t 0.0329 منجر شد. نتایج حاصل از آزمایشات این مقاله با تحقیقات قبلی انجام شده در این زمینه مطابقت دارد.
کلمات کلیدی: سیب محلی مراغه، مدول الاستیسیته، مدل رئولوژیکی، تنش، کرنش.
مقدمه
درطول انجام بیشتر عملیات زراعی - بذرکاری، نهال کاری، برداشت و ... - ، محصولات کشاورزی تحت تاثیر عوامل مکانیکی - نیروها - قرار می گیرند. یک نیرو همیشه همراه با تغییرشکل است . گاهی این تغییر شکل زیاد - همراه با بریدگی،گسیختگی وفشردگی - وگاهی کمتر بوده و خساراتی ایجاد نمی کند . مقاومت مکانیکی - فشاری،کششی وبرشی - محصولات در اینجا نقش مهمی بازی می کند. خواص مکانیکی مواد رفتار آنها راتحت تاثیر نیروها مشخص می کند. نیرویی که بر یک ماده اثرمی کند، سبب تغییر شکل وجریان خزش در آن می شود . طبیعت نیروها اولین عامل در انتخاب جسم برای موارد مفروض است. تغییر شکل وجریان - خزش - دربعضی محصولات کشاورزی علاوه بر طبیعت نیروهابه زمان نیز بستگی دارد . گیاهان ومحصولات کشاورزی موجودات زنده ای هستند که ترکیبات ومقدار آب وبافتهای آن ها به طور مداوم درزمان رشد ونمو،رسیدن وانبار کردن درحال تغییر است . بافت موجودات زنده دربرابرعواملی ازقبیل رطوبت، دما، موجودی اکسیژن ومواد غذایی عکس العمل نشان می دهد .کافی است که اثرهوای خشک وگرم را در گیاهان درنظر بگیریم که قابلیت کشسانی خود را از دست می دهند وبه عبارت دیگر خشک می شوند . درنتیجه خواص مکانیکی وبیولوژیکی مواد به عوامل متعددی بستگی دارد . اغلب روابط بین این عوامل هنوزبخوبی شناخته نشده اند، زیرا مواد بیولوژیکی مجموعه های بیومکانیکی باساختمان خیلی پیچیده ای راتشکیل می دهند که رفتار آنها را باثابت های ساده فیزیکی مانند فولاد نمی توان مشخص کرد.
یکی از خواص قابل توجه محصولات کشاورزی این است که رابطه تنش - تغییر شکل در آنها بستگی به سرعت تغییر شکل می دهد یعنی باید در معادله تنش - تغییر شکل عامل زمان را در هم دخالت داد . موادی که تغییر شکل آنها بستگی به زمان دارد مواد چسبسان نامیده می شوند. این مواد رئولوژیک بخشی از خواص جامدات و بخشی از خواص مایعات را دارند . در برخی مواد که به کندی تحت تأثیر نیرو قرار می گیرند ، نسبت تنش - تغییر شکل به بزرگی تنش بستگی نداشته فقط تابع زمان است . آنها را مواد چسبسان خطی می نامند . در خیلی از محصولات کشاورزی نسبت تنش - تغییر شکل به بزرگی تنش - زمان بستگی دارد و بخش بزرگی از تغییر شکل بعد از باربرداری حذف نمی شود و آنها را مواد چسبسان غیر خطی می نامند . در همین راستا در کار تحقیقاتی حاضر بررسی رفتار و خاصیت چسبسانی سیب محلی مراغه در دو حالت مختلف خزش - تغییر شکل پیوسته تحت تأثیر یک تنش ثابت - و واهلش - کاهش پیوسته تنش در هنگام تغییر شکل ثابت ، برحسب زمان - بطور تجربی و تحلیلی بررسی و مدل رئولوژیکی آن ارائه می گردد.
مواد و روش ها :
آزمایش در دو مرحله کرنش ثابت و تنش ثابت انجام شد . در آزمایش کرنش ثابت برای ثابت نگه داشتن سرعت تغییر شکل از یک ماده ی گرانولی مانند - نخود - استفاده شد. برای جلوگیری از خطا در محاسبه طول تغییر شکل به واسطه ی تغییرات تراز صفحه بالایی، از علامت گذاری در 4 قسمت میله و میانگین گرفتن از تغییرات به وجود آمده استفاده شد.مدول الاستیسیته صفحه اعمال فشار دستگاه - پلی اتیلن - E=3 GPa در نظر گرفته شد. در شکل 1 روش مورد استفاده در تحقیق حاضر برای بدست آوردن مدول الاستیسیته نشان داده شده است . جزئیات بیشتر روشهای تست در استاندارد ASAE S368 تشریح شده است. مدول های الاستیسیته بدست آمده برای مشخصه های از نمونه از جمله میزان رطوبت- درجه حرارت و شیوه ی وارد کردن نیروها نیز متغیراست. نسبت پواسن مورد استفاده برای میوه جات 0.37-0.4 می باشد که در این آزمایش ضریب پواسون نمونه سیب ها 0.38 انتخاب گردید. قبل از آزمایش باید شعاع انحناهای سطح تماس نمونه با صفحه ی بالا باید تعیین شود. در تحقیق حاضر توسط عکس برداری از نمونه بریده شده همراه با خط کش دقیق درنماهای مختلف و تغییرات در طول، توسط تغییرات طول پیکسلهای نرم افزارPAINT بدست آمد . - شکل - 2
شروع عملیات بارگذاری بصورت کرنش ثابت بود ، سرعت بارگذاری در آزمایشاتی از این نظیربین 2.5-30 mm/min می باشد که با فرض 3 mm/min آزمایش را ادامه دادیم . در اینجا به خاطر نبود امکانات لازم برای تعیین دقیق سرعت بارگذاری ازیک ماده ی گرانولی مانند - نخود - با چگالی و جرم دانه ای مشخص استفاده شد . میزان تغییرات که به اندازه 3میلی متر در یک دقیقه در سیب پدید آمد به اندازه استفاده از 3 کیلو گرمی از ماده ی گرانولی بود . بنابراین با توجه به شناخت قبلی از اینکه تنشهای وارده یک تابع نزولی است این 3 کیلوگرم را هر 10 ثانیه بصورت دبی های مختلف بصورت نزولی در سطل پلاستیکی که با وزن بسیار ناچیز درروی صفحه ی بالایی قرار داشت ریختیم. نتایج حاصل از سرعت تغییر شکل ها مطلوب بودن روش را نشان داد، چون که تغییرا ت کرنش با زمان تقریبا در یک رنج ثابت بود . میزان تغییر شکل ها نیز از طریق علامت گذاری بر چهار میله دستگاه و میانگین گرفتن از تغییر شکل ها بدست آمد. عملیات بصورت پیوسته و یکنواخت انجام شد تا تأثیرات خزش خود را نمایان نسازد. جدول 1بیانگر داده های آزمایشات کرنش ثابت است . - تابستان -89 دما - 25 c
