بررسی خواص گسیختگی پوست گردو در بارگذاری فشاری تک محوری در حالت محصور شده در صفحه عرضی

نویسندگان

1 گروه فنی کشاورزی، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، پاکدشت، ایران

2 گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

یکی از مهم­ترین مراحل فرآوری گردو، شکستن پوست سخت و مغز کردن آن می­باشد. در این تحقیق به منظور کاهش صدمه مکانیکی و بهبود کیفیت استخراج مغز گردو در هنگام شکستن گردو، خواص گسیختگی پوست گردو در بارگذاری فشاری تک محوری جدید با ایجاد محدودیت تغییر شکل جانبی تحت عنوان محصور شده مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص گسیختگی پوست گردوی پوست سخت در اثر متغیرهای حالت بارگذاری، جهت بارگذاری و اندازه گردو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثر حالت بارگذاری آزاد و محصور گردو بر نیروی شکست و انرژی شکست به ترتیب در سطح 1 و 5 درصد معنی­دار بود. نیروی شکست گردوی پوست سخت برای حالت­های بارگذاری آزاد و محصور به ترتیب 96/273 و 47/441 نیوتن بود. نیروی شکست در راستای محور طولی (56/392 نیوتن) به طور معنی­داری از راستای بارگذاری ضخامت (شیار روی پوست) (85/347 نیوتن) و پهنا (65/332 نیوتن) بزرگ­تر بود. مشاهدات نشان داد که به طور کلی در حالت بارگذاری گردو محصور شده گسترش گسیختگی و شکستگی روی پوست بیش­تر از حالت بارگذاری آزاد بود، که این موضوع می­تواند به عنوان ایده­ای برای ساخت دستگاه گردوشکن مورد بهره­برداری قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Fracture Properties of Walnut Shell under Uniaxial Compressive Loading in the Situation of being enclosed in a Transverse Plane

نویسندگان [English]

  • Ali mashaallah Kermani 1
  • Elahe Mohamadi Abdevand 1
  • ali rajabipour 2
1 Department of Agrotechnology, College of Agricultural Technology (Aburaihan), University of Tehran, Pakdasht, Iran
2 Department of Agricultural Machinery, College of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

One of the most important stages of walnut processing is cracking the hard skin and shelling it. In this research, to reduce the mechanical damage and improve the extraction quality of walnut kernels during shelling, the fracture properties of the walnut shell were evaluated in a new uniaxial compressive loading test by creating a lateral deformation limitation called the enclosed. The fracture properties of walnut shell for the genotype of hard shell walnut were investigated due to the variables of loading mode, loading direction, and size of a walnut. The results showed that the effect of the state of walnut loading (free and enclosed) on the fracture force and fracture energy was significant at 1% and 5% probability levels, respectively. The breaking force of the hard shell walnut was 273.96 and 441.47 N for free and enclosed loading states, respectively. The breaking force along the longitudinal axis (392.56 N) was significantly more than in other loading directions, such as thickness or suture on the skin (347.85 N) and width (332.65 N). In general, observations showed that in the case of enclosed walnut loading, the rupture development on the shell surface was more than that of freeloading, which can be used as an idea for making a high-performance nutcracker machine.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fracture properties
  • Compressive loading
  • Enclosed
  • Walnut cracking
Anonymous. (2021). FAOSTAT. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL, available 10 March 2023.
Anonymous. (2022). Agricultural statistics of 2021, third volume: report of horticultural and greenhouse products. Information and Communication Technology Center, Ministry of Jihad Agriculture. (In Persian).
Anonymous. (2023). Export of raw walnut from Iran. https://www.tridge.com/intelligences/walnut/IR/export, available 10 March 2023.
Biabani Agdam, E., Khoshtaghaza, M. H., & Najafi, Gh. (2021). Optimization effect of ultrasound on rupture force and kernel extracting quality of walnut using response surface method (RSM). Journal of Agricultural Machinery, 11(2): 331-342. (In Persian).
Koyuncu, M. A., Ekinci; K., & Savran, E. (2004). Cracking characteristics of walnut. Biosystems Engineering, 87 (3): 305–311.
Makarichian, A. R. (2014). Design and manufacture of rotary walnut cracker. M. Sc. Thesis in Mechanical Engineering of Agricultural Machinery, College of Aburihan, University of Tehran. (In Persian).
Mohammadi, Kh. Ghasemzadeh, H. R. Navid, H. Moghaddam, M. & Ghaffari, H. (2014). Evaluation of walnut kernel quality (as degree of crushing) obtained under impact loading. Journal of Agricultural Machinery, 4(1): 11-20. (In Persian).
Mohsenin, N. N. (1986). Physical Properties of Plant and Animal Materials. Gordon and Breach Science Publishers, New York, USA.
Sattari Najaf Abadi, M. (2012). Mechanical properties of three major Iranian walnut varieties under compression loading. Journal of Agricultural Engineering Research, 12(4): 87–102. (In Persian).
Sharifian, F. & Haddad Derafshi, M. (2008). Mechanical behavior of walnut under cracking conditions. Journal of Applied Science, 8(5): 886–890.
Zhang, H., Shen, L., Lan, H., Li, Y., Liu, Y., Tang, Y., & Li, W. (2018). Mechanical properties and finite element analysis of walnut under different cracking parts. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 11(6): 81–88.