Mezőgazdasági anyagok szilárdságtana

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

Elektronikus kézi penetrométer

Elektronikus kézi penetrométer

Elektronikus számítógép vezérelt asztali penetrométer

Erő - idő Idared alma

Erő - deformáció Idared alma

Keménység vizsgálat Nyomó erő hatására milyen deformáció?

Deformáció A sejtek - összenyomódnak - elcsúsznak - összeroppannak Rugalmas deformációk Rugalmatlan deformációk Súrlódás Roncsolódás

Egyszerű modellek Rugalmas modell Hooke törvény 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

Állandó deformációnál erő csökkenése Idared alma

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

Állandó terhelő erőnél deformáció növekedés Idared alma

Több elemű modellek például Bingham - modell

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:

A hangválasz spektruma 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

Mérési elrendezés az impact vizsgálathoz

Impact keménységtényező

Pozícionálható asztal

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 Deformáció az 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 Külső erőhatás 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.