| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,005 |
| تعداد مقالات | 33,631 |
| تعداد مشاهده مقاله | 44,472,096 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 29,920,231 |
بررسی ویژگیهای مکانیکی میوۀ به ( Cydonia oblonga ) تحت بارگذاری شبه استاتیک به روش اجزای محدود | ||
| تحقیقات مهندسی صنایع غذایی | ||
| مقاله 9، دوره 21، شماره 2 - شماره پیاپی 73، دی 1401، صفحه 103-114 اصل مقاله (766 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/fooder.2023.357728.1329 | ||
| نویسندگان | ||
| شعیب غلامی1؛ سعید مینایی* 2؛ علیرضا مهدویان3؛ شفیع رحمتی3 | ||
| 1گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| 2عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس | ||
| 3گروه 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 | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Mechanical Properties of Quince Fruit (Cydonia oblonga) under Quasi-static Loading using Finite Element Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| shoaib gholami1؛ saeid minaei2؛ alireza mahdavian3؛ shafie rahmati3 | ||
| 1Biosystems Engineering Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran | ||
| 2Tarbiat Modares University Faculty member | ||
| 3Biosystems 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 | ||
| مراجع | ||
|
Ahmadi, E., Barikloo, H., and Kashfi, M. 2016. Viscoelastic finite element analysis of the dynamic behavior of apple under impact loading with regard to its different layers. Computers and Electronics in Agriculture. 121, 1-11. Celik, H. K., Rennie, A. E., and Akinci, I. 2011. Deformation behavior simulation of an apple under drop case by finite element method. Journal of Food Engineering. 104(2): 293-298. Celik, H. K. 2016. Non-linear FEM based compression simulation of pecan fruit kernels. Akademik Gıda. 14(1): 1-7. Chen, P., and Sun, Z. 1984. Critical strain failure criterion: Pros and cons. Transactions of the ASAE. 27(1): 278-0281. Chen, P. Y., McKittrick, J., and Meyers, M. A. 2012. Biological materials: Functional adaptations and bio-inspired designs. Progress in Materials Science. 57(8): 1492-1704. Diehl, K. C., Hamann, D. D., and Whitfield, J. K. 1980. Structural failure in selected raw fruits and vegetables 1. Journal of Texture Studies. 10(4): 371-400. Ghasemi, B., Hammet, A., Ghasemi, A., and Rad. A. H. 2015. Viscoelastic modeling of apple under quasi-static loading using the finite element method in order to investigate the causes of bruising. Journal of Agricultural Machinery. 5(2): 302-312. (In Persian). Gyasi, S., Fridley, R. B., and Chen, P. 1981. Elastic and viscoelastic Poisson's ratio determination for selected citrus fruits. Transactions of the ASAE. 24(3): 747-0750. Kabas, O., Celik, H. K., Ozmerzi, A., and Akinci, I. 2008. Drop test simulation of a sample tomato with finite element method. Journal of the Science of Food and Agriculture. 88(9): 1537-1541. Li, Z., Li, P., Yang, H., Liu, J., and Xu, Y. 2012. Mechanical properties of tomato exocarp, mesocarp and locular gel tissues. Journal of Food Engineering. 111(1): 82-91. Mohsenin, N. N. 2020 (eBook published). Physical Properties of Plant and Animal Materials: V. 1: Physical Characteristics and Mechanical Properties. Routledge. Petrů, M., Novák, O., Herák, D., Mašín, I., Lepšík, P., and Hrabě, P. 2014. Finite element method model of the mechanical behaviour of Jatropha curcas L. bulk seeds under compression loading: Study and 2D modelling of the damage to seeds. Biosystems Engineering. 127, 50-66. Sadrnia, H., Rajabipour, A., Jafari, A., Javadi, A., Mostofi, Y., Kafashan, J., Dintwa, E., and De Baerdemaeker, J. 2008. Internal bruising prediction in watermelon compression using nonlinear models. Journal of Food Engineering. 86(2): 272-280. Seyedabadi, E., Khojastehpour, M., and Sadrnia, H. 2015. Predicting cantaloupe bruising using non-linear finite element method. International Journal of Food Properties. 18(9): 2015-2025. Stroshine, R. L. 2004. Physical Properties of Agricultural Materials and Food Products. R. Stroshine. Shahgholi, G., Latifi, M., and Jahanbakhshi, A. 2020. Potato creep analysis during storage using experimental measurement and finite element method (FEM). Journal of Food Process Engineering. 43(11): e13522. Tian, K., Shen, C., Li, X., Huang, J., Chen, Q., and Zhang, B. 2017. Mechanical properties and compression damage simulation by finite element for kiwifruit. International Agricultural Engineering Journal. 26(4): 191-201. Topakci, M., Celik, H. K., Canakci, M., Rennie, A., Akinci, I., and Karayel, D. 2010. Deep tillage tool optimization by means of finite element method: Case study for a subsoiler tine. Journal of Food Agriculture and Environment. 8(2): 531-536. Xu, H., Yan, S., Wang, Y., and Liu, M. 2012. Study on the walnut mechanical characteristics and shucking technology based on finite element analysis. In Computer and Computing Technologies in Agriculture V: 5th IFIP TC 5/SIG 5.1 Conference, CCTA 2011, Beijing, China, October 29-31, 2011, Proceedings, Part II 5 (pp. 577-586). Springer Berlin Heidelberg. Yildiz, G., Izli, G., and Aadil, R. M. 2020. Comparison of chemical, physical, and ultrasound treatments on the shelf life of fresh‐cut quince fruit (Cydonia oblonga Mill.). Journal of Food Processing and Preservation. 44(3): e14366. Yousefi, S., Farsi, H., and Kheiralipour, K. 2016. Drop test of pear fruit: Experimental measurement and finite element modelling. Biosystems Engineering. 147, 17-25. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 492 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 210 |
||