نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شعیب غلامی ¹
• سعید مینایی ²
• علیرضا مهدویان ³
• شفیع رحمتی ³

¹ گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

² عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس

³ گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

چکیده

بسته‌بندی، انتقال و جدا کردن محصولات کشاورزی ازجمله فرآیندهایی هستند که بسته به نوع محصول موجب آسیب‌دیدگی احتمالی، تلفات و افزایش ضایعات این محصولات می‌شوند. ازاین‌رو، شناخت ویژگی‌های مقاومت مکانیکی محصول برای جلوگیری از بروز آسیب­های مکانیکی ضروری است. استفاده از آزمون‌های مکانیکی مانند آزمون فشاری از راهکاری‌های مرسوم برای رسیدن به اطلاعات مورد نیاز است، اما بهره‌گیری از روش‌های شبیه‌سازی با صرف هزینه کمتر و با سرعت بیشتر، دامنه گسترده‌تری از اطلاعات مانند محل توزیع تنش و کرنش در میوه را مشخص می‌کند. میوۀ "به" با نام علمی Cydonia oblonga مانند محصولات مشابه، امکان آسیب­دیدگی مکانیکی دارد. در پژوهش حاضر، به‌منظور تعیین ویژگی­های مکانیکی میوۀ "به" آزمون‌های مکانیکی توسط دستگاه آزمون مواد در سرعت 10 میلی‌متر بر دقیقه اجرا و برای شبیه‌سازی آزمون بارگذاری در سرعت 10 میلی‌متر بر دقیقه به منظور اعتبار سنجی از نرم‌افزار ANSYS بهره­گیری شد. نتایج تجربی و مدل‌سازی شدۀ میوۀ "به" نشـان داد در مـدل ویسکوالاسـتیک، رفتـار میوه در نقطۀ شکست حـین بارگذاری شبه‌استاتیک با نتایج تجربی دارای 7 درصد اختلاف است. نتایج ارزیابی سرعت‌های بارگذاری 5 و 20 میلی‌متر بر دقیقه اعمال شده در مدل شبیه­سازی شده نشان داد که در سرعت 20 میلی‌متر بر دقیقه تنش برشی و عمودی بیشتری به نمونه وارد می‌شود و کمینه مقدار تنش برشی و عمودی که عامل اصلی شکست در میوه هستند، مربوط به سرعت 5 میلی‌متر بر دقیقه است. با توجه به نتایج ارزیابی‌ها، بهتر است عملیات برداشت و پس از برداشت میوه تحت شرایطی صورت پذیرد که منجر به  سرعت­های بارگذاری کمتر (5 میلی­متر بر دقیقه) می­شود، تا از میزان ضایعات آن تا حد امکان کاسته شود.

کلیدواژه‌ها

• ANSYS
• تنش عمودی
• تنش برشی
• میوه به
• خواص مکانیکی

موضوعات

• فناوریهای پس از برداشت
• مهندسی صنایع غذایی

عنوان مقاله [English]

Mechanical Properties of Quince Fruit (Cydonia oblonga) under Quasi-static Loading using Finite Element Method

نویسندگان [English]

• shoaib gholami ¹
• saeid minaei ²
• alireza mahdavian ³
• shafie rahmati ³

¹ Biosystems Engineering Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran

² Tarbiat Modares University Faculty member

³ Biosystems Engineering Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran

چکیده [English]

Packaging, transportation, and separation of agricultural products are among the processes that cause potential damage, losses, and increased waste, depending on the type of product. Therefore, determining the mechanical strength properties is one of the most important approaches to prevent mechanical damage. Using mechanical tests, such as compression tests, is a common approach to obtain information, but simulation methods can help determine a wider range of information, such as stress and strain distribution patterns in the fruit, at lower cost and higher speed. Quince (Cydonia oblonga), which like other fruits is susceptible to mechanical damage, is rich in various compounds such as flavonoids and phenolic acid, which contribute to anti-cancer, anti-inflammatory, anti-allergic, and antimicrobial properties. In this study, to determine the mechanical properties of quince, compression tests were performed on fruit specimens at a rate of 10 mm/min using a materials testing machine and supplemented by simulation using ANSYS software FEM. The results of the experiments and simulations showed that a viscoelastic model adequately describes the behavior of the fruit under quasi-static loading. The simulation results for loading rates of 5 and 20 mm/min showed that the specimen is subjected to higher shear and normal stresses at a rate of 20 mm/min. The minimum of shear and normal stresses is associated with the rate of 5 mm/min. According to the evaluation results, it is better to perform harvesting and post-harvesting of quinces in such a way that lower loading rates (5 mm/min) are applied to avoid losses as much as possible.

کلیدواژه‌ها [English]

• ANSYS
• Normal stress
• Shear stress
• Cydonia oblonga
• Mechanical properties