بخشی از مقاله
.1 چکیده
در این مقاله خواص مکانیکی تودهي دانههاي گندم بر اساس طبیعت مجزا و گسستهي آن و در قالب روش المانهاي مجزاي - - DEM سهبعدي، با فرض مدل تماسی ویسکوالاستیک - خطی و غیرخطی - در تماس بین دانههاي گندم و با مدل کردن شکل دانهها با روش MSM مدلسازي شده است. انتخاب پارامترهاي ورودي مدلها تا حد امکان بر اساس ماهیت دانههاي گندم انجام شده است به طوریکه به واسطهي همین پارامترها، محتواي رطوبتی دانهها نیز به روشی ابتکاري در مدلسازي لحاظ شده است.
شرایط مرزي و بارگذاري مطابق با شرایط تستهاي برش مستقیم و فشار سهمحوره انتخاب شده است. چهار خصوصیت جریانی اصلی و مهم مواد دانهاي - زاویهي اصطکاك داخلی، چسبندگی، مدول الاستیسیته و نسبت پواسون - به عنوان شاخصها و معیارهایی براي ارزیابی رفتار مکانیکی تودهي گندم در نظر گرفته شده است.
نهایتا تعداد 180 تست برش و فشار، با استفاده از نسخهي 3.1 برنامهي رایانهاي PFC3D شبیهسازي شده است. نتایج نشان داد که با استفاده از رهیافت بکار رفته در شبیهسازي محتواي رطوبتی، میتوان رفتار مکانیکی تودهي گندم را در پنج سطح رطوبتی 10، 12/5، 15، 17/5 و 20 درصد به درستی پیشبینی نمود. همچنین غیرخطی دانستن ماهیت الاستیک موجود در تماسهاي بوجود آمده بین دانههاي گندم، موجب پیشبینی بهتر رفتار مکانیکی تودهي گندم میشود.
-2 مقدمه
تقریبا تمامی محصولات کشاورزي و مواد موجود در صنایع غذایی به صورت محیطهاي مادي ناپیوستهاي هستند که منشا بیولوژیکی دارند. تودهي دانههاي غلات نمونهي کاملی از انواعی از این محیطها است که در طبقهبنديها تحت عنوان مواد دانهاي شناخته میشوند. به طور کلی و در یک نگاه کلان، اتلافی که در حین جابجایی و انتقال مواد در حالت دانهاي حادث میشود در حدود 40 درصد از کل ظرفیت تجهیزات انتقال و ماشینهاي حمل و نقل تخمین زده میشود
علاوه بر این همواره عدم شناخت دقیق رفتار این مواد منجر به ایجاد مشکلاتی همچون کاهش کیفیت کار دستگاه، انسداد مجاري انتقال، ناپایداري و در نهایت شکست سیلوهاي غولپیکر و عظیم صنعتی شده است. به همین جهت مطالعه و مدلسازي رفتار مکانیکی و دینامیکی این محیطها، یکی از مراحل اولیه و ضروري در طراحی بهین سیستمهاي نگهداري، انتقال و فرآوري محصولات کشاورزي پس از برداشت آنها را تشکیل میدهد
تستهاي تجربی همواره مطمئنترین و دقیقترین راه مطالعهي رفتار مواد دانهاي هستند. بیشترین تحقیقات انجام شده در زمینهي مواد دانهاي با این روش انجام شده است. هورابیک و مولندا - - 2005، در موسسهي اگروفیزیک دانشگاه علوم لهستان، با استفاده از روشهاي تست استاندارد، دو تست معروف برش مستقیم و فشار سهمحوره را به ترتیب با دستگاه تست برش جنایک1 و یک دستگاه ابداعی بر مبناي مدل ساویچکی2 روي تودهي دانههاي گندم واریته بگرا3 انجام دادهاند.
جدول : 1 شرایط تستهاي تجربی انجام شده توسط هورابیک و مولندا - - 2005
۞ مقدار میزانی از جابجایی رینگ برش - یا طول استوانه تست فشار - نسبت به قطر آن است، که در آن لحظه نتایج ثبت میشوند.
جزییات انجام این آزمایشها در مرجع - - Horabik&Molenda, 2005 آمده است. شیوه و اسلوب کلی روش اجراي عملی این دو تست توسط هورابیک و مولندا - - 2005، ترکیبی از روشهاي پیشنهاد شده توسط استاندارد Eurocode1 و استاندارد ASTM است.
جدول : 2 خواص مکانیکی اندازهگیري شده براي تودهي گندم بگرا در پنج سطح رطوبتی - هورابیک و مولندا، - 2005
جدول : 3 ابعاد میانگین و برخی از خواص فیزیکی دانههاي گندم بگرا - هورابیک و مولندا، - 2005
با وجود مزیتهاي روشهاي تجربی، همواره هزینه و دشواريهاي موجود در آنها محققین را به مدلسازي و استفاده از روشهاي عددي سوق میدهد. اخیرا استفاده از تکنیکهاي مدلسازي مبتنی بر روشهاي گسسته مانند روش المانهاي مجزا - - DEM و بکارگیري راهکارهاي مناسب محاسباتی، در این راستا کارساز شده است. ديرنزو و ديمایو به مقایسهي سه مدل مکانیکی جهت شبیهسازي برخوردهاي الاستیک اصطکاکی در شبیهسازيهاي المان مجزایی پرداختند - . - Di Renzo & Di Maio, 2004 عباسپورفرد پدیدههایی همچون اصطکاك، لغزش، چرخش و برخورد دانههاي محصولات کشاورزي مدل شده به روش1MSM را با مقایسه نتایج روش المانهاي مجزا با نتایج تحلیلی، بررسی نمود - . - Abbaspur fard, 2004 کارهاي انجام شده بر روي محصولات کشاورزي را میتوان در دو دسته تقسیم بندي نمود، مدلسازي مواد بیولوژیکی نرم و مدلسازي مواد بیولوژیکی سفت.
مدلسازي مواد بیولوژیکی نرم مانند کار رانگ2 و همکاران - - 1993 و یا کار ونزیبروك - - 2005 در شبیهسازي المان مجزایی آسیب میوهها در حین حمل و نقل. مدلسازي مواد بیولوژیکی سفت مربوط به مدلسازي جریان دانههاي انواع غلات و مواد به نسبت سفتتر میشود، که تا حدي مشابه با مواد معدنی و خاكها هستند
