بخشی از مقاله
تنش خمشی، مدول الاستیسیته و تنش برشی براي ساقه سه رقم نخود پر کشت در ایران به نامهاي هاشم، آرمان و فیلیپس مورد اندازه گیري قرار گرفت. نیروهاي خمشی به وسیله آزمایش تیر یک سر گیردار در سه سطح رطوبتی انجام شد و تنش خمشی و مدول الاستیسیته از این داده ها اندازه گیري شد. براي اندازه گیري نیروهاي برشی، از دستگاه اینستران استفاده گردید. براي این منظور فک مخصوص این دستگاه ساخته و به کار گرفته شد. تنش خمشی با افزایش محتواي رطوبتی کاهش یافت.
مقدار میانگین تنش خمشی براي ارقام هاشم، آرمان و فیلیپس به ترتیب برابر بود با 42/8 ، 58/2 و 46/4 مگاپاسکال. مدول الاستیسیته در خمش با افزایش رطوبت و ا فزایش قطر ساقه کاهش می یافت. میانگین مدول الاستیسیته براي هر سه رقم به ترتیب فوق برابر بود با2/53 ، 2/9 و 2/64 گیگاپاسکال. تنش برشی نیز در سه سطح رطوبتی در دو ناحیه مختلف از ساقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تنش برشی با افزایش رطوبت افزایش می یافت. حداکثر مقدار میانگین تنش برشی براي سه رقم فوق به ترتیب برابر بود با 10/23، 20/2و . 16/1 مقدار تنش برشی در ناحیه پایینی ساقه به دلیل غیر یکنواختی در ساختار ساقه بیشتر بود.
مقدمه
نخود - Cicer arietinum L. - بعد از لوبیا و نخود فرنگی سومین محصول مهم از خانواده حبوبات در دنیا محسوب می شود. بر اساس آمار منتشر شده، سطح زیر کشت نخود در ایران 660 هزار هکتار می باشد که تقریبا نیمی از کل سطح زیر کشت حبوبات کشور را تشکیل می دهد. تولید سالانه نخود حدود 295000 تن با عملکردي معادل 1125 کیلو گرم در هکتار در شرایط آبی و 400 کیلوگرم در شرایط دیم می باشد - اسکندري، . - 1382 برداشت این محصول بیشتر به صورت سنتی است و یکی از لازمه هاي مکانیزه کردن این محصول برداشت ماشینی آن می باشد.
با توجه به ارزش غذایی کاه و کلش آن براي دام، استفاده از ابزارهاي برشی براي تهیه کاه وکلش ضرورتی اجتناب ناپذیر است. خصوصیات فیزیکی مواد گیاهی شامل کشش، فشار، خمش، دانسیته و اصطکاك می باشد. این خصوصیات بستگی به گونه، رقم، قطر ساقه و محتواي رطوبتی دارد - پرسون، . - 1987 این خصوصیات همچنین در ارتفاع مختلف ساقه متفاوت است. بنابراین لازم است که خصوصیات فیزکی-مکانیکی مانند خمش و برش براي طراحی تیغه هاي مناسب و دیگر پارامترها تعیین گردد.
خصوصیات مکانیکی گیاهان توسط پژوهشگران زیادي مورد تعیین و بررسی قرار گرفته است. از جمله کورتیس و هندریک - 1969 - ، مدول الاستیسیته را در تست خمش براي پنبه مورد بررسی قرار دادند آنها دریافتند که مدول با توان سوم قطر از 7 تا 16 میلیمتري ساقه رابطه مستقیم دارد. آنها این مقدار را 600 تا 3500 مگاپاسکال ذکر کردند. پرینس و همکاران - 1969 - ، مدول سختی نمونه هاي خشک شده یونجه را با حالت سبز آن مورد مطالعه قرار دادند.
آنها مقادیر 1/45و 0/225 گیگاپاسکال را به ترتیب براي خشک و سبز گزارش دادند. چاتوپادهیاي و پاندي - 1999 - مقادیر تنش خمشی براي ساقه سورگوم را 40/53 و 45/65 مگاپاسکال در دوحالت سیلویی و دانه اي گزارش کردند. پراساد وگوپتا - - 1975 تاکید کردند که سطح مقطع و محتواي رطوبتی تاثیر معنی داري بر روي انرژي برش و حداکثر نیروي برشی دارد. اسحاق بیگی و همکاران - 2009 - خصوصیات فیزیکی-مکانیکی گندم رقم الوند را مورد مطالعه قرار دادند. آنها گزارش دادند که با کاهش رطوبت، تنش برشی و نیروي برشی نیز کاهش می یابد. همچنین نیروي برشی با افزایش ارتفاع برش کاهش می یافت. مدول الاستیسیته و تنش خمشی نیز با افزایش رطوبت و افزایش ارتفاع برش کاهش می یافت. چن و همکاران - 2004 - دریافتند که مقدار میانگین ماکزیموم نیرو براي گیاه شاه دانه 243 نیوتون است.
همچنین اینس و همکاران - 2005 - خصوصیات خمشی و برشی ساقه آفتابگردان را مورد مطالعه قرار دادند آنها گزارش کردند که مدول الاستیسیته در خمش با افزایش قطر و افزایش رطوبت کاهش می یابد همچنین تنش برشی با افزایش محتواي رطوبتی محصول افزایش می یافت آنها مقدار بیشینه تنش برشی را 1/07 مگاپاسکال گزارش کردند. هدف از این تحقیق تعیین تنش خمشی، مدول الاستیسیته در خمش و تنش برشی در دو ناحیه بالا و پایینی ساقه، سه رقم نخود پر کشت در ایران تحت سه سطح رطوبتی می باشد.
مواد و روش ها
-1 آزمایشات خمشی
سختی ساقه ها در طی عملیات برداشت بستگی به مدول صلابت مواد دارد. مدول صلابت به صورت حاصلضرب EI بیان می شود که در آن E مدول الاستیسیته در خمش می باشد بر حسب مگا پاسکال و I ممان اینرسی سطح مقطع بر حسب میلیمتر به قوه چهار می باشد - کانافوجیسکی و کاراوسکی، . - 1972 آزمون خمشی به دو طریق انجام می گیرد. در یک روش ساقه را مانند یک تیر یک سر گیردار مورد آزمایش قرار می دهند و در روش دیگر ساقه توسط دو پایه شبیه به تیر دو سر تکیه گاه تحت مطالعه قرار می گیرد. در این تحقیق ساقه ها به روش تیر دو سر تکیه گاه مورد بررسی قرار گرفتند - پرسون، . - 1987 ساقه ها تقریباً در یک ضخامت مشابه توسط نیرویی که از فک بالایی دستگاه اینستران مدل سانتام با لودسلی با دقت 0/01 نیوتون تامین می شد منحرف می شدند. نیروي خمشی در انحراف 35 میلی متر براي کلیه ساقه ها ثبت می شد.
به منظور تعیین مقاومت خمشی، آزمایش تحت شرایط شبه استاتیک - چاتوپادهیاي و پاندي، - 1999 در سه محتواي رطوبتی مختلف انجام گرفت. منحنی مربوطه در شکل 2 نمایش داده شده است. در این آزمایش، ساقه ها در یک ضخامت برابر مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین برگها و قسمت هاي زائد از ساقه ها جدا گردید. به منظور تعیین محتواي رطوبتی ساقه ها در روز آزمایش، چند نمونه از ساقه ها در مزرعه جمع آوري و در آون در دماي 102 در طی 24 ساعت خشک گردید. تنش خمشی بر حسب مگاپاسکال با استفاده از معادلات 2و 3 اندازه گیري شد - آنوسامی و همکاران، . - 2000 ساقه نخود استوانه اي توخالی است که این مورد در محاسبات در نظر گرفته شد.
-2 آزمایشات برشی روش هاي متفاوتی براي قرار دادن لبه تیغه متحرك در برابر تیغه ثابت وجود دارد از آن جمله روش عمود بر هم، مایل و مایل متغیر. در این مطالعه از روش مایل استفاده گردید که در آن زاویه لبه تیغه 24 درجه و زاویه مایل بین تیغه و ضد تیغه 40 درجه انتخاب گردید. به منظور تعیین نیروي برشی هر سه رقم ساقه نخود، فک ثابت و متحرك براي اتصال به دستگاه اینستران ساخته شد - شکل . - 3 دستگاه اینستران از طریق پورت مخصوص به کامپیوتر وصل می شد. آزمایشات برشی در سرعت ثابت 20 میلیمتر بر دقیقه، در سه تکرار و در سه محتواي رطوبتی 7، 15و 30 در صد بر مبناي خشک و در دو ناحیه بالا و پایینی ساقه انجام گرفت. مقدار ضخامت ساقه ها با هم برابر و در طی آزمایش مقدار نیروي برشی براي هر ساقه ثبت گردید. تنش برشی بر حسب مگاپاسکال با استفاده از رابطه 4 بدست می آمد.
