480 likes | 676 Views
Mezőgazdasági anyagok szilárdságtana. Kertészeti termények minősége és szilárdságtani jellemzői közötti összefüggések. Minőség – eltarthatóság, feldolgozhatóság, eladhatóság fizikai és kémiai tulajdonságok
E N D
Kertészeti termények minősége és szilárdságtani jellemzői közötti összefüggések • Minőség – eltarthatóság, feldolgozhatóság, eladhatóság fizikai és kémiai tulajdonságok szín, keménység, dielektromos jellemzők beltartalmi értékek, íz • Keménység – tapasztalati módszerek nyomás ütés hang terjedése - objektív fizikai módszerek - lehetőleg roncsolás mentes
Penetrometriás módszerek • Mechanikus kézi penetrométer
Keménység vizsgálat • Nyomó erő hatására milyen deformáció?
Deformáció A sejtek - összenyomódnak - elcsúsznak - összeroppannak Rugalmas deformációk Rugalmatlan deformációk Súrlódás Roncsolódás
Egyszerű modellek Hooke törvény • Rugalmas modell F nyomó erő E rugalmassági modulusz Δl deformáció l eredeti hossz A keresztmetszet σ nyomó feszültség ε relatív deformáció t idő
Csillapító elem - viszkózus elem Newton-f. súrlódási törvény F erő A nyírási felület dv/dx sebesség gradiens dε/dt deformáció sebesség η viszkozitás ε relatív deformáció τ nyíró feszültség t idő
Súrlódó elem - plasztikus elem Addig nem folyik, amíg egy kritikus értéket el nem ér a nyíró feszültség. A folyás addig tart, amíg egy külső hatás meg nem szünteti. σ nyíró feszültség ε relatív deformáció t idő
Soros kételemű modell - Maxwell modell Nyomó feszültség = nyíró feszültség = σ Deformációk összeadódnak Állandó deformációhoz exponenciálisan csökkenő feszültség tartozik σ nyomó feszültség εr rugalmas relatív deformáció E rugalmassági modulusz ε relatív deformáció T relaxációs idő ε v visszamaradó deformáció trel relaxációs idő η viszkozitás t idő
Párhuzamos kételemű modell - Kelvin modell Rugalmas deformáció = viszkózus deformáció = ε Rugalmas feszültség és nyíró feszültség összeadódik Állandó feszültségnél a deformáció növekszik σr rugalmas feszültség η viszkozitás σv nyíró feszültség ε relatív deformáció E rugalmassági modulusz t idő
Alma terhelő-visszaterhelő görbéje a - 3N b - 6N c - 12N d - 16.5N e - 21N
Mechanikai hiszterézis Rugalmassági fok Wr rugalmas munka Wö összes munka Wv deformációs munka
Dinamikus vizsgálati módszerek • Rezonanciás: a megütött minta sajátrezgéseinek vizsgálata • (frekvencia, sávszélesség) • Impact: a megütött (vagy erőérzékelő felületre ejtett) termény és az érzékelő érintkezési folyamatának elemzése - (impulzus időtartam és nagyság) • a mintában terjedő mechanikai hullámok tulajdonságainak vizsgálata - (sebesség, csillapítás)
Rezonanciás vizsgálati módszer:az akusztikus hangválasz mérése Mérési elrendezés az akusztikus vizsgálathoz:
Akusztikus mérés Hangválasz FFT A hangválasz spektruma
Akusztikus keménységtényező: s [N/mm] f - rezonancia frekvencia D - direkciós állandó m - minta tömege
Alma keménységváltozásának követése roncsolásmentes (akusztikus) módszerrel
Hagyma minőségének becslése roncsolásmentes (akusztikus) módszerrel
Impact keménységtényező [1/s2]
Paprika keménységváltozásának követése roncsolásmentes (impact) módszerrel
Ultrahang terjedési sebesség Ultrahang csillapítási tényező:
Retek minőségének becslése roncsolásmentes (ultrahang terjedési sebesség) módszerrel
Reológia • „ρε” (folyás) görög szóból származik • Deformációk - erők közötti összefüggések • Deformációk - erők függnek a hőmérséklettől Deformációaz anyagi rendszer tömegpontjai egymáshoz képest elmozdulnak az anyag folytonos marad rugalmas folyás viszkózus plasztikus Tárgyalásmód makroreológia az anyag homogén közeg tapasztalati (empírikus) észlelés, leírás nem veszi figyelembe a molekuláris szerkezetet mikroreológia (statisztikai reológia) deformációk leírását a mikroszerkezet változásából vezeti le
Reológiai rendszer Külső erőhatás Reológiai rendszer állapota fizikai, kémiai jellemzők és azok előélete határozza meg nyomás, hőmérséklet • Test alakja, mérete megváltozik • Deformáció jön létre függ a test alakjától a test tulajdonságaitól a terhelés sebességétől • Belső erők, feszültségek lépnek fel Reogrammok
Reológia axiómái I.Axióma izotróp erők hatására a teljes térfogatra kiterjedő reverzibilis változás jön létre, mindaddíg, amíg kémiai vagy szerkezeti változás nem lép fel II Axióma minden test különböző mértékben hordozza az összes reológia tulajdonságot nyomó erő rugalmas alakváltozást okoz nyíró erő folyási alakváltozást III.Axióma az általános matematikai összefüggések a test összes reológiai tulajdonságát fejezik ki ha bizonyos fizikai állandók zérussá válnak, akkor az általános matematikai összefüggések egyszerűbb reológiai rendszerek leírására vonatkozó függvényekké válnak.