شبيه سازي كامپيوتري لهيدگي موضعي ميوه سيب رقم رد دليشز

Computer Simulation of Bruise in Red Delicious Variety of Apple Fruit

سالانه مقادير زيادي از ميوه‌ها در اثر لهيدگي و ساير آسيب‌هاي مكانيكي هنگام برداشت، حمل ونقل، انبار كردن و بسته‌بندي از بين مي‌روند يا دچار افت كيفيت مي‌شوند. اين در حالي است كه تاكنون بيشتر پژوهش‌هاي انجام شده براي تحليل عمليات مذكور با آزمون‌هاي عملي همراه بوده است و نتايج آن فقط در شرايط خاص مي‌تواند مورد استفاده قرار ‌گيرد. هدف از اين تحقيق توسعه مدل‌هاي شبيه سازي كامپيوتري جهت بهينه سازي و طراحي عمليات پس از برداشت است، به نحوي كه ميزان آسيب ديدگي ميوه به كمترين مقدار ممكن برسد. براي اين منظور دو سري آزمايش بر روي سيب رقم رد دليشز انجام شد. سري نخست آزمايش‌ها شامل اندازه‌گيري ابعاد، شعاع انحناي سطح، خواص مكانيكي بافت و ساير پارامترهاي مورد نياز جهت ايجاد مدل‌هاي دقيق اجزاي محدود بود. سري دوم آزمايش‌ها شامل اندازه‌گيري توزيع فشار در سطح تماس بارگذاري و تهيه نمودارهاي نيرو – تغيير شكل جهت ارزيابي و مقايسه مدل‌هاي شبيه سازي انجام شد. ميانگين انحنا در قسمت مياني ميوه 43/61 ميلي‌متر به دست آمد كه بيش از 7/3 برابر انحنا در قسمت فوقاني و تحتاني آن است. همچنين در آزمايش تعيين خواص مكانيكي، ميانگين تنش و كرنش شكست بافت سيب رقم رد دليشز به ترتيب 282 كيلوپاسكال و 071/0 حاصل شد. نتايج بررسي‌هاي انجام شده روي مدل‌هاي شبيه سازي نشان داد بين نتايج مدل الاستيك و آزمايش اختلاف معني‌دار وجود دارد، ليكن بين نتايج مدل الاستوپلاستيك و آزمايش اختلاف معني دار در سطح يك درصد مشاهده نشد. حداكثر بارگذاري مجاز براي رقم رد دليشز به كمك مدل شبيه سازي شده با خواص مادي الاستوپلاستيك 32 نيوتن به دست آمد كه با گزارشات ساير محققين مطابقت بسيار خوبي دارد. مدل شبيه سازي شده در اين تحقيق مي‌تواند لهيدگي ميوه را در بارگذاري شبه استاتيكي با دقت قابل قبولي تعيين كند.

Large sums of fruits are annually wasted due to mechanical damage and bruise inflicted upon them during harvesting, handling, storage and packaging. The research which has been done to analyze the mentioned processes mostly used practical operational techniques with the results being applicable in certain defined conditions. The aim of this research was to develop computer models for an optimization and design of postharvest processes and equipment with a minimum incidence of bruise. Two experimental test series were conducted on Red Delicious variety of apple. The first test series were performed to determine the geometrical dimensions and mechanical properties of texture, as well as other parameters needed to attain accurate finite element models. The second ones were performed to determine pressure distribution in contact areas and to provide force-deformation data for validation and a comparison of results in simulation models. Mean curvature at the middle part of the apple fruit was found as 61.43 mm, that is 3.7 times larger than curvature at the top and lower parts of the fruit. Also, the mean failures of stress and strain were obtained 282, and 0.071 kPa, respectively. The simulation results revealed that there existed a significant difference between the results of elastic model and those of the experimental data, but there was no significant difference observed (at 1% level) between the elastoplastic model and the experimental data. Maximum compression load for Red Delicious variety of apple, using the simulation model was found equal to 32 N that well agreed with the other published research results.