پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

مدل رگرسیون خطی بسامدهای تجربی و مودال میوه سیب در آزمون ضربه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.
2 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان و مدیر هنرستان زنده یاد ادهم مظفری، کامیاران، کردستان، ایران
10.22034/jrmam.2026.14549.738
چکیده
میوه سیب تحت تأثیر عملیاتی چون برداشت، بسته‌بندی، درجه‌بندی، انبار کردن و حمل و نقل قرار می‌گیرد. طی این مراحل بارهای ایستایی و پویای متعددی بـر تـک‌تـک محصولات وارد می‌شود که منجر به آسیب و هم‌چنین باعث افت کیفیت و در نتیجه کاهش بازارپسندی و صادرات محصول می‌گردد. هدف از این تحقیق تحلیل رفتار پویای سیب صادراتی ارقام گلدن دلیشز و رد دلیشز در مقابل صدمات ناشی از ضربه به کمک شبیه‌سازی اجزای محدود است. به‌منظور بررسی مدل رگرسیون خطی رفتار پویای میوه سیب به‌وسیله حسگرهای نیروسنج و شتاب‌سنج سه محوره به میوه سیب ضربه وارد شد. خواص فیزیکی میوه سیب در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. هم‌چنین با استفاده از دستگاه تحلیل بافت Instron موجود در آزمایشگاه رئولوژی، خواص مکانیکی پوست، گوشت و دانه میوه سیب به‌طور جداگانه تعیین گردید و نتایج خواص فیزیکی و مکانیکی به عنوان ورودی در قسمت داده‌های مهندسی در نرم‌افزار Abaqus به‌کار گرفته شد. برای رسیدن به اهداف مطالعه، ابتدا در بخش جداگانه‌ای آزمون ضربه در قالب آزمایش فاکتوریل با متغیرهای مستقل شامل دو رقم محصول سیب، 3 سطح انرژی ضربه (0124/0 ، 0238/0 و 0712/0ژول) و دو سطح شعاع انحنای محل ضربه (8/38 و 2/42 میلی‌متر) اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در شبیه‌سازی آزمون ضربه سیب با استفاده از روش اجزای محدود بین نتایج تجربی و تحلیل مودال از همبستگی و قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است به طوری که ضریب تعیین (R2) ناشی از مقایسه بسامدهای تجربی و تحلیل مودال برای سیب رقم گلدن دلیشز و رد دلیشز به ترتیب 98/0 و 99/0 است به‌طوری که نتایج این مطالعه می‌تواند مزیت قابل توجهی برای طراحی ماشین‌های برداشت و پس از برداشت در مقیاس تجاری برای میوه سیب را امکان‌پذیر سازد. 
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Alamar, M.C., Vanstreels, E., Oey, M.L., Molto, E. and Nicolai, B.M. (2008) “Micromechanical behavior of apple tissue in tensile and compression tests: storage conditions and cultivar effect”. Journal of Food Engineering, 86:324-333.
ASAE standard (2012) “Compression Test of Food Materials of Convex Shape”. ASAE S368.4 DEC2000.
Asmamaw Y., Tekalign T. and Workneh T.S. (2010) “Specific gravity, dry matter concentration, pH, and crisp-making potential of ethiopian potato (Solanum tuberosum L.) cultivars as influenced by growing environment and length of storage under ambient conditions”. Potato Research, 53:95-109.
ASTM Standards (2015) “Standard Test Method for Wound Closure Strength of Tissue Adhesives and Sealants”. ASTM F2458- 05.
Baharin, N. H., Rahman, R. A., 2009. Effect of accelerometer mass on thin plate vibration. Jurnal Mekanikal. No.29, 100-111. https://www.researchgate.net/publication/44707632.
Celik, H. K., Rennie, A. E. W., & Akinci, I. )2011(. Deformation behaviour simulation of an apple under drop case by finite element method. Journal of Food Engineering, 104, 293–298. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.12.020.
Celik, H. K.,Ustun, H., Erkan, M., Rennie,A. & Akinci, I. (2021). Effects of bruising of ‘Pink Lady’ apple under impact loading in drop test on firmness, colour and gas exchange of fruit during long term storage, Postharvest Biology and Technology, Volume 179, 2021, 111561, ISSN 0925-5214.
Chiputula, J. (2009). Evaluating mechanical damage of fresh potato during harvesting & postharvest h&ling. Master of Science thesis, University of Florida.
He, J., & Fu, Z. F. (2001). Modal Analysis: Butterworth-Heinemann.
Li, Z., Li, P., Yang, H. and Liu, J. (2013) “Internal mechanical damage prediction in tomato compression using multiscale finite element models”. Journal of Food Engineering, 116(3): 639-647.
Lingxin, B., Chengkun C., Guangrui H., Jianguo Z., Adilet S. & Jun C. (2021). “Investigating the dynamic behavior of an apple branch-stem-fruit model using experimental and simulation analysis“. Computers and Electronics in Agriculture, Volume 186, 2021, 106224.
Mohsenin, N. N. )1986(. Physical properties of Plant and Animal Materials. Gordon and Breach Sci.publ, New York, 1986. https://doi.org/10.1002/food.19870310724.
Namdari Gharaghani, B., Maghsoudi, H., & Mohammadi, M. (2020). Ripeness detection of orange fruit using experimental & finite element modal analysis. Scientia Horticulturae, 261, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108958.
Puchalski, C., Brusewitz G., and Slipek Z., 2003. “Coefficients of Friction for Apple on Various Surfaces as Affected by Velocity. Agricultural Engineering International“: the CIGR Journal of Scientific Research and Development. Manuscript FP 03 002. Vol. V. December 2003. https://hdl.handle.net/1813/10323.
Rashvand, M., Altieri, G., Genovese, F., Li, Z. & Di Renzo, G. C. (2022). “Numerical simulation as a tool for predicting mechanical damage in fresh fruit“, Postharvest Biology and Technology,Volume 187, 2022, 111875.
Van Zeebroeck, M., Tijskens, E., Van Liedekerke, P., Deli, V., De Baerdemaeker, J. and Roman, H. (2003) “Determination of the dynamical behaviour of biological materials during impact using a pendulum device”. Journal of Sound and Vibration, 266: 465-480.
Wang, F., Ma, S., Wei, W., Zhang, Y., & Zhang. Z. )2017(. Frequency sweep test & modal analysis of watermelon during transportation. International Journal of Food Engineering, 13(5). https://doi.org/10.1515/ijfe-2016-0362.
Yousefi, S., Farsi, H., & Kheiralipour, K. )2016(. Drop test of pear fruit: Experimental measurement and finite element modelling. Biosystems Engineering, 147, 17-25. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2016.03.004.
Zhang, H., Wu, J., Zhao, Z., & Wang, Z. )2018(. Nondestructive firmness measurement of differently shaped pears with a dual-frequency index based on acoustic vibration. Postharvest Biology & Technology, 138, 11-18. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2017.12.002.