Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-915

Cercetări privind modelarea şi simularea răspunsului la ciocnire a fructelor şi aplicaţii

Stan, Gabriel Cătălin
2012-04-29

Abstract: FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE Titlul tezei: CERCETĂRI PRIVIND MODELAREA ŞI SIMULAREA RĂSPUNSULUI LA CIOCNIRE A FRUCTELOR ŞI APLICAŢII Autor: Ing.dipl. Stan Gabriel Cătălin Conducător Ştiinţific: Prof.dr.ing. Căsăndroiu Tudor Dintre solicitările mecanice la care sunt supuse fructele, în lanţul de operaţii postrecoltare, transport-sortareambalare, cele mai frecvente sunt ciocnirile (şocurile), care le pot provoca vătămări, evidenţiate prin modificarea coloritului punctual şi pătarea suprafeţei fructului. Simularea răspunsului la ciocnire al fructelor are un rol important în predicţia caracteristicilor ciocnirii, necesare în estimarea (aprecierea) vătămărilor mecanice ale acestora. În teză s-a dezvoltat un model matematic al răspunsului la ciocnire al fructelor, sub forma unei ecuaţii diferenţiale bazată pe ipoteza asimilării fructelor, cu corpuri reologice Kelvin – Voight liniar vâscoelastice. S-a efectuat integrarea numerică a ecuaţiei diferenţiale de simulare, folosind metoda Runge – Kutta, utilizând un program alcătuit în Turbo – Pascal. Pentru integrare s-au considerat caracteristicile mecanice pentru 3 soiuri de mere autohtone determinate prin experimentări proprii, şi cu aceste valori s-au determinat corespunzător curbele forţă – timp în timpul ciocnirii. Aceste curbe le simulează pe cele reale, obţinute la experimentările pentru 3 soiuri de mere: Jonathan, Golden Delicious şi Idared, constatându-se că sunt similare acestora. Au fost testate şi comparate valorile estimate prin simulare şi măsurate la experimentări pentru cea mai importantă caracteristică a ciocnirii - forţa maximă, constatându-se diferenţe nesemnificative între acestea. Cunoaşterea acestor curbe permite obţinerea Fmax la ciocnire, necesară la evaluare gradului de vătămare al merelor puse în corelaţie cu parametri funcţionali şi constructivi ai diverselor sisteme mecanice, din lanţul operaţiilor de transport – sortare – ambalare ale fructelor. De asemenea, s-au testat trei tipuri de modele matematice cunoscute (două modele de tip logistic şi altul de tip ec. Rosin-Rammler) cu datele experimentale obţinute pentru cele 3 soiuri de mere, pentru analiza susceptibilităţii la ciocnire a fructelor, definindu-se indicele susceptibilităţii de vătămare la ciocnire, prin definirea nivelului ciocnirii prin energia cinetică Eci, şi pentru prima dată, prin forţa maximă, Fmax. S-a obţinut că indicele de susceptibilitate la ciocnire, definit prin energia cinetică iniţială de ciocnire este mai precisă, comparativ cu indicele susceptibilităţii definit prin forţa maximă la ciocnire, şi că susceptibilitatea la ciocnire poate fi descrisă cu suficientă precizie prin oricare din cele 3 modele propuse (R2≥0,978). În final s-a testat cu datele experimentale, obţinute, modelul matematic pentru descrierea curbei reale la ciocnirea fruct – suprafaţă plană rigidă fixă, pentru care a rezultat un coeficient de corelaţie R2 > 0,987,ceea ce arată o precizie corespunzătoare a descrierii curbei forţă – timp reală, din timpul ciocnirii, prin acest model matematic. Datele obţinute sunt utile în predicţia vătămărilor la ciocnire a merelor şi alegerea adecvată a regimurilor de lucru ale sistemelor tehnice din lanţul operaţiilor postrecolare. FACULTY OF BIOTEHNICAL SISTEMS ENGINEERING Thesis title: RESEARCHS REGARDING THE MODELING AND THE RESPONS SIMULATING AT IMPACTING OF FRUITS AND APLICATIONS Author: Eng. Stan Gabriel Cătălin Scientific coordinator: Proff.PhD. Căsăndroiu Tudor Among the mechanical actions to which the fruits are subjected, in post harvest operations, transport-sortingpacking the most frequent are the impacts, which may cause them damages, highlighted by the modification of the color punctual and staining of the fruit surface. Simulating the impact response of fruits has an important role in prediction of the impact characteristics as required in the estimation both in mechanical injuries as in correlation with fruit ripeness degree. In this paper we developed a mathematical model of the impact fruit responce in the form of differential equations based on the fruits assimilation assumption, with rheological Kelvin – Voight linear viscoelastic bodies. The numerical integration of the differential simulation equation it was made, by applying the Runge – Kutta method, using a program developed in Turbo – Pascal by the authors. For integration the mechanical characteristics for 3 local apples varieties determined by our own experiments were considered, and with this values, the force – time and force – deformation curves during the impact were determined. These curves simulate the real curves, obtained from experiments and known also in the scientific literature, being similar to them, and whith were obtained in our experiments for 3 varieties of apples: Jonathan, Golden Delicious and Idared. The estimated values were tested and compared through simulation and measured during experiments, for the most for the most important impact characteristic - the peak force, ascertaining the insignificant differences between them. Knowledge of these curves allows to obtain the Fmax at impact, necessary to evaluate the rank injury of apples connected to the functional and structure parameters of various mechanical systems, from the post harvest operations chain. Also, 3 types of mathematical models were tested (2 models logistic tip and one by Rosin-Rammler equation) with the experimental data obtained for the 3 varieties of apples, and for the equations for susceptibility analysis of fruit impacts by defining the damage susceptibility index at impact, and the impact level with kinetic energy Eci, and with for the first time with maximum force. It was obtained that the impact susceptibility index defined throungh the initial kinetic energy is more accurate compared with the susceptibility index defined by the maximum force at impact, and that the impact susceptibility can be describe with all 3 models propose (R2≥0,978). In the end the mathematical model to describe the real curve at impact between the fruit and the fixed rigid surface, using mathematical model for which a correlation coefficient R2 > 0,987 resulted , and which describes an adequate precision, was tested. This values are useful in the prediction of the impact damage impact of apples and adequate choosing of working arrangements in the chain of post harvest.

Keyword(s): Horticultură -- Teză de doctorat ; Cultura fructelor -- Şoc mecanic -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Notices similaires

 

Les utilisateurs qui ont vu cette page ont aussi vu:

(251)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (243)  Sisteme electronice de control automat a proceselor tehnologice din industria cimentului - Bernea, Florin George - ROMDOC-THESIS-2021-2312 (242)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (241)  Spectrometrie de masă cu acceleratorul în zona nucleelor actinide - Păceşilă, Doru Gheorghe - ROMDOC-THESIS-2020-2165 (241)  Roboţi mobili - Grămescu, Bogdan - ROMDOC-BOOK-2018-004

 

Évaluer ce document:

Soyez le premier à noter ce document

Discuter ce document:

Commencer la discussion sur n'importe quel aspect de ce document.