مدلسازی ویسکوالاستیک سیب تحت بارگذاری شبه‌استاتیک با استفاده از روش اجزاء محدود به‌منظور بررسی علل کوفتگی در آن

ماشین های کشاورزی

مقاله 8، دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 10، 1394، صفحه 302-312   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v5i2.28262

نویسندگان

بنت الهدی قاسمی باغبادرانی؛ عباس همت^* ؛ علی قاسمی؛ علی حسین حبیبی راد

گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

اکثر آسیب‌های مکانیکی در انواع میوه و سبزی در اثر تنش‌های تماسی تحت بارهای استاتیکی، شبه‌استاتیکی و ضربه‌ای ایجاد و موجب کاهش کیفیت محصول و ارزش اقتصادی آن می‌شود. در این پژوهش، سیب به‌عنوان یک ماده ویسکوالاستیک تحت بارگذاری شبه‌استاتیکی با استفاده از روش اجزاء محدود مدلسازی شد. با استفاده از آزمایش‌های تجربی خواص الاستیک، ویسکوالاستیک و مقاومت برشی سیب تعیین شدند و در شبیه‌سازی سیب در نرم افزار آباکوس مورد استفاده قرار گرفتند. مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی شده‌ی سیب نشان داد که مدل ویسکوالاستیک رفتار سیب حین بارگذاری شبه‌استاتیک را به‌خوبی شبیه‌سازی کرد. محل ظهور کوفتگی در گوشت سیب آزمایش شده با محل ظهور تنش برشی بیشینه در سیب شبیه‌سازی‌شده همخوانی داشت. بنابراین، معیار تنش برشی بیشینه برای برآورد حساسیت گوشت ارقام سیب به کوفتگی تحت بارگذاری شبه‌استاتیکی پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

آباکوس؛ تنش برشی؛ سیب گلاب کهنز؛ کوفتگی؛ معیار گسیختگی

مراجع

1. ASAE. 2001. Compression test of food materials of convex shape. In “ASAE Standards”, ASAE S368.4, St. Joseph, MI, pp. 580-587.

2. Bajema, R. W., and G. M. Hyde. 1998. Instrumented pendulum for impact characterization of whole fruit and vegetable specimens. Transactions of the ASAE 41: 1399-1405.

3. Bajema, R. W., G. M. Hyde, and., K. Peterson. 1998. Instrumentation design for dynamic axial compression of cylindrical tissue samples. Transactions of the ASAE. 41: 747-754.

4. Baritelle, A. L., and G. M. Hyde. 2001. Commodity conditioning to reduce impact bruising. Post harvest Biology and Technology 21: 331-339.

5. Chen, P and., Z. Sun. 1984. Critical Strain Failure Criterion: Pros and Cons. Transactions of the ASAE 278-281.

6. De Baerdemaeker, J. G. 1975. Experimental and numerical techniques related to the stress analysis of apples under static load. Unpublished Ph.D. dissertation, Michigan State University.

7. De Baerdemaeker, J. G., and L. J. Segerlind. 1976. Determination of the Viscoelastic Properties of Apple Flesh. Transactions of the ASAE 19: 346-348.

8. De Baerdemaeker. J. G. 2008. Internal bruising prediction in watermelon compression using nonlinear models. Journal of Food Engineering 86: 272-280.

9. Diehl, K. C., and D. D. Hamann. 1979. Structural failure in selected raw fruit and vegetables. Journal of Texture Studies 10: 371-400.

10. Ghasemibaghbadrani, B. H. 2013. Effect of variety, harvesting time on some mechanical properties of apple and its bruise susceptibility under quasi-static loading. Department of Agricultural Machinery Engineering. Isfahan University of Technology. Isfahan.

11. Gyasi, S. L., R. B. Fridley, and P. Chen. 1981. Elastic and Viscoelastic Poisson's Ratio Determination for Selected Citrus Fruits. Transactions of the ASAE. 24: 747-750.

12. Hamann, D. D. 1970. Analysis of stress during impact of fruit considered to be viscoelastic. Transactions of the ASAE 13 (6): 893-900.

13. Holt, J. E., and J. Schoorl. 1983. Fracture in potatoes and apples. Journal of Materials Science 18: 2017-2028.

14. Kays, S. T. 1997. Postharvest physiology of perishable plant products. Athens, GA: Exon press.

15. Kim, G. W., M. S. Kim, Y. Sagara, Y. H. Bae, I. B. Lee, G. S. Do, S. H. Lee, and S.W. Kang. 2008. Determination of the viscoelastic properties of apple flesh under quasi-static compression based on finite element method optimization. Food Science and Technology 14: 221-231.

16. Lewis, R., A. Yoxall, M. B. Marshall, and L. A. Canty. 2008. Characterizing pressure and bruising in apple fruit. Wear 264: 37-46.

17. Mohsenin, N. N. 1986. Physical Properties of Plant and Animal Materials. 2nd Revised and Updated Edition. Gordon and Breach Science Publishers. New York.

18. Rahemi, M. 2005. Postharvest: An Introduction to the Physiology and Handling of Fruit, Vegetables and Ornamental. Shiraz University Press, Shiraz.

19. Rumsey, T. R., and R. B. Fridley. 1977. Analysis of viscoelastic contact stresses in agricultural products using a finite-element method. Transactions of the ASAE 20 (1): 162-167.

20. Sadrnia, H., A. Rajabipour, A. Jafari, A. Javadi, Y. Mostofi, J. Kafashan, E. Dintwa, and J. De Baerdemaeker. 2008. Internal bruising prediction in watermelon compression using nonlinear models. Journal of Food Engineering 86: 272-280.

21. Sadrnia, H., B. Emadi, A. Rajabipour, and J. De Baerdemaeker. 2001. Computer simulation of local bruising in Golden Delicious apple fruit. Iranian Journal of Biosystems Engineering 42: 69-78.

22. Sayari, M. 2000. Predicting and identifying physiological maturity and Heat Effects of Calcium Chloride and Potassium Permanganate on Storage Life of Golden Delicious apples in cold storage. Department of Horticultural Science. Shiraz University. Shiraz.

23. Tshoegl, N. W., W. G. Knauss, and I. Emri. 2002. Poisson’s ratio in linear viscoelasticity: a critical review. Mechanics of Time-Dependent Materials 6: 3-51.

24. Van Zeebroeck, M., V. Van linden, P. Darius, B. De Ketelaere, H. Ramon, and E. Tijskens. 2007. The effect of fruit factors on the bruise susceptibility of apples. Postharvest Biology and Technology 46: 10-19.