بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه نسبت پوآسون و مدول الاستیسیته دو رقم پیاز ایرانی - قرمز و زرد - در دو سرعت بارگذاري 15 - و 25 میلیمتر بر دقیقه - و دو جهت - طولی و عرضی - براي سه میزان جابجایی 5 - ، 10 و 15 میلیمتر - تعیین شد. در هر نوبت آزمایشات بارگذاري توام با عکسبرداري انجام گرفت. نسبت پوآسون نیز از طریق پردازش تصویر محاسبه شد. با استفاده از تئوري هرتز و نسبت پوآسون محاسبه شده و نیز با در نظر گرفتن شکل پیاز، مدول الاستیسیته محاسبه گردید.
مطابق جداول تجزیه واریانس براي نسبت پواسون و مدول الاستیسیته سرعت بارگذاري و میزان جابجایی در سطح %5 معنیدار بود. بطور میانگین نسبت پواسون و مدول الاستیسیته پیاز قرمز کمتر از پیاز زرد بدست آمد. نسبت پواسون 0/2623 – 0/4485 و 0/2423 – 0/4179 و مدول الاستیسیته 2/032 – 5/449 و 1/829 – 5/311 مگاپاسکال به ترتیب براي پیاز زرد و قرمز بود.
مدول الاستیسیته در حالت طولی بیشتر از مقادیر بدست آمده براي حالت عرضی بود. با افزایش میزان جابجایی، مقدار مدول الاستیسیته کاهش و مقدار نسبت پواسون نیز افزایش یافت. مدول الاستیسیته براي وضعیت طولی در سرعت بارگذاري 15 میلیمتر بر دقیقه بیشتر از سرعت بارگذاري 25 میلیمتر بر دقیقه و این نسبت براي وضعیت عرضی بالعکس میباشد.
مقدمه
نسبت پوآسون و مدول الاستیسیته دو خاصیت بنیادي جامدات الاستیک و جامدات ویسکوالاستیک هستند که در حل تمامی مسائل تماسی1 شامل محاسبهي تنش، سطوح تماس و تغییر شکل الاستیک استفاده میشوند
از طرفی این خواص امکان پیشگویی رفتار نیرو-تغییر شکل محصولات کشاورزي را فراهم کرده و در طرا حی تجهیزات فرآوري این محصولات نقش مهمی ایفا میکنند
طبق تعریف، مدول الاستیسیته شیب نمودار تنش- کرنش در محدوده ي الاستیک بوده و نسبت پوآسون برابر با قدر مطلق نسبت کرنش عرضی به طولی در یک میله ي منشوري تحت بارگذاري تک محوري است
بر اساس تحقیقات انجام یافته این کمیت در مواد زنده تابعی از مقدار رطوبت، مقدار تنش و سرعت بارگذاري بوده و از نظر تئوري مقدار آن بین صفر و نیم و در عمل محدودهي تغییرات این مقدار، از این هم کمتر است. این در حالی است که اهمیت و تاثیر مدول الاستیسیته در مسائل تماسی بیش از نسبت پوآسون میباشد
گزارشهاي متعددي در مورد نحوهي محاسبهي نسبت پوآسون و مدول الاستیسیته انواع محصولات کشاورزي، از جمله دانهها و حبهها با شکلهاي مختلف و انواع مواد غذایی در منابع علمی قابل دسترس است که در برخی موارد تفاوت در روش و نحوهي محاسبهي هر کدام از کمیتهاي مورد نظر تأمل برانگیز است. بعنوان مثال، محققین نسبت پوآسون سه رقم برنج را با استفاده از تئوري بوسنیسک2 محاسبه کرده و نشان دادند که نسبت پوآسون براي رقمهاي کوتاهتر عدد بزرگتري است
نیروي نفوذ فشارنده مبین مقاومت بافت میوه نسبت به برش و پارگی است و تحقیقات قبلی نشان داده که این نیرو ارتباطی با خصوصیات الاستیکی بافت ندارد
در تحقیقی دیگر، محققین براي اندازهگیري انبساط عرضی لوبیا قرمز از نوعی سنسور تماسی خاص به نام تیرهاي خمشی3 استفاده نموده و بدون در نظر گرفتن شکل هندسی نمونه، نسبت پوآسون را بعنوان نسبت کرنش عرضی به کرنش طولی در نظر گرفتند و براي تعیین مدول الاستیسیته از تئوري هرتز براي اجسام محدب استفاده کردند
همچنین مدول الاستیسیتهي انگور سفید بیدانه در طول دورهي رشد مطالعه شده است. پژوهشگران یک مقدار معین و ثابت نیرو را به حبه اعمال نموده و تغییر شکل ایجاد شده به ازاي آن را براي محاسبهي مدول الاستیسیته بکار بردند. براي محاسبه مدول الاستیسیته، از تئوري هرتز مربوط به اجسام کروي استفاده نمودند. از آنجا که حبهي انگورواقعاً کروي نیست، و از طرفی نسبت پوآسون در تمامی محاسبات ثابت و 0/5 در نظر گرفته شده، محاسبهي مدول الاستیسیته از این روش داراي خطا خواهد بود. اندازهي مدول الاستیسیته محاسبه شده با استفاده از تئوري هرتز تابعی از کرنش اعمالی است و چون با رسیدن میوه تغییر شکل در ازاء یک مقدار مشخص نیرو نیز تغییر میکند بنابراین مدول الاستیسیته محاسبه شده با تئوري هرتز در دوره رسیدن میوه ایراد اساسی خواهد داشت
تعیین مدول الاستیسیته و نسبت پوآسون پیاز نیز توسط محققین انجام شده است. آنها در این آزمون براي تعیین کرنش عرضی، بدون توجه به شکل هندسی محصول مورد مطالعه، ضمن استفاده از یک ترانسفورمر جابجایی متغیر خطی - LVDT - 4 از روابط سادهاي که براي میلههاي منشوري شکل توسط سیتکی تدوین شده بود استفاده کردند
علی رغم محاسبهي مقادیر مدول الاستیسیتهي و نسبت پواسون پیاز - Cakir et al., 2002 - بررسی منابع علمی نشان میدهد که این پارامترها و مقدار تغییرات آن با توجه به شکل هندسی براي پیاز ایرانی تاکنون مطالعه نشده و همچنین در تعیین آنها روش دقیقتري نظیر پردازش تصویر بکار نرفته است. بنابر این تعیین خواص مکانیکی ذکر شده براي پیاز ایرانی با روشهاي دقیقتر ضروري به نظر میرسد. هدف از انجام این تحقیق بررسی خواص مکانیکی دو رقم پیاز ایرانی میباشد.
در این مطالعه مقدار نسبت پوآسون با پردازش تصویر محاسبه شده است. با استفاده از تئوري هرتز و در نظر گرفتن مقدار تغییر شکل و با به کار بردن نسبت پوآسون و با در نظر گرفتن شکل نمونه در محاسبات، مدول الاستیسیته محاسبه گردیده است. همچنین اثر دو سرعت بارگذاري 15 - و 25 میلیمتر بر دقیقه - در جهتهاي مختلف - طولی و عرضی - براي سه مقدار تغییر شکل 5 - و 10 و 15 میلیمتر - بر روي دو رقم پیاز - قرمز و زرد - بررسی و مقایسه شد.
مواد و روشها
نمونه ي پیاز
نمونه هاي لازم پیاز قرمز و زرد در اوایل مهرماه 1392 تهیه گردید. نمونهها به طور تصادفی انتخاب شدند. سپس ابعاد نمونهها یعنی سه قطر عمود بر هم بزرگ، متوسط و کوچک با استفاده از یک کولیس دیجیتال اندازهگیري شد. برخی مشخصات فیزیکی نمونهها در جدول 1 نشان داده شده است. براي تعیین نسبت پوآسون و مدول الاستیسیته در هر نوبت با توجه به استاندارد نمونه بصورت تصادفی انتخاب و پس از انجام آزمایشات بارگذاري توام با عکسبرداري دیجیتالی محاسبات صورت گرفت. آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با هشت تکرار انجام شد. داده هاي بدست آمده از مراحل ارزیابی توسط نرم افزارهاي SPSS و Excel تحلیل شدند.
