Mezőgazdasági anyagok szilárdságtana

Az előadások a következő témára: "Mezőgazdasági anyagok szilárdságtana"— Előadás másolata:

1 Mezőgazdasági anyagok szilárdságtana

2 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

3 Penetrometriás módszerek
Mechanikus kézi penetrométer

4 Elektronikus kézi penetrométer

5 Elektronikus kézi penetrométer

6 Elektronikus számítógép vezérelt asztali penetrométer

7 Erő - idő Idared alma

8 Erő - deformáció Idared alma

9 Keménység vizsgálat Nyomó erő hatására milyen deformáció?

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

11 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

12 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

13 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

14 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

15 Állandó deformációnál erő csökkenése Idared alma

16 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

17 Állandó terhelő erőnél deformáció növekedés Idared alma

18 Több elemű modellek például Bingham - modell

19 Alma terhelő-visszaterhelő görbéje
a N b N c N d N e N

20 Mechanikai hiszterézis
Rugalmassági fok Wr rugalmas munka Wö összes munka Wv deformációs munka

21 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)

22 Rezonanciás vizsgálati módszer: az akusztikus hangválasz mérése
Mérési elrendezés az akusztikus vizsgálathoz:

23 A hangválasz spektruma
Akusztikus mérés Hangválasz FFT A hangválasz spektruma

24

25 Akusztikus keménységtényező: s
[N/mm] f - rezonancia frekvencia D - direkciós állandó m - minta tömege

26 Alma keménységváltozásának követése roncsolásmentes (akusztikus) módszerrel

27 Hagyma minőségének becslése roncsolásmentes (akusztikus) módszerrel

28

29

30

31 Mérési elrendezés az impact vizsgálathoz

32

33

34 Impact keménységtényező

35 Pozícionálható asztal

36

37

38

39 Paprika keménységváltozásának követése roncsolásmentes (impact) módszerrel

40 Ultrahang terjedési sebesség
Ultrahang csillapítási tényező:

41

42

43

44

45 Retek minőségének becslése roncsolásmentes (ultrahang terjedési sebesség) módszerrel

46 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

47 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

48 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.