Modeling Static Bruising in Apple Fruits: A Comparative Study, Part II: Finite Element Approach

Document Type: Full Article

Authors

College of Agriculture, Shiraz University

Abstract

ABSTRACT- Mechanical damage degrades fruit quality in the chain from production to the consumption. Damage is due to static, impact and vibration loads during processes such as harvesting, transportation, sorting and bulk storage. In the present study finite element (FE) models were used to simulate the process of static bruising for apple fruits by contact of the fruit with a hard surface. Three dimensional finite element models with three different layer material models were developed. The force relation between the cortex and elastic core was simulated using a gluing mechanism. An external point load simulating the wall pressure was applied on the fruit skin. The elastic, plastic and total strain energies in apple fruits were calculated to estimate mechanical bruising. In order to validate the simulated data, compression tests were carried out using a universal testing machine. Force-deformation graphs were plotted and the area of the region restricted by the curve and deformation axis between zero and 1.5, 3 and 4.5 mm deformations were obtained at five replications to assess the stored strain energy in the fruit.  Results revealed that any increase in applied external displacement increased the bruised area. A high correlation (r=0.994) was observed between bruised area and amount of stored strain energy. Other results indicated that the bruised area highly depended on skin elasticity. Increasing in skin modulus of elasticity decreased the bruised surface.  

Keywords


Article Title [Persian]

مدل سازی قهوه ای شدن میوه های سیب تحت بارهای استاتیکی، مطالعه مقایسه ای، بخش دوم: روش اجزای محدود

Authors [Persian]

  • رامین جعفری
  • سید مهدی نصیری
دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز
Abstract [Persian]

چکیده- صدمات مکانیکی وارد بر محصولات کشاورزی در مراحل مختلف از تولید تا مصرف می تواند سبب کاهش کیفیت محصول شود. صدمات می تواند به عللی چون اعمال بارهای استاتیکی و یا ارتعاشی باشد که در فرآیندهایی مانند برداشت، حمل و نقل و یا دسته بندی به محصول اعمال می شود. در پژوهش حاضر فرآیند  قهوه ای شدن میوه سیب در اثرتماس میوه سیب با یک سطح صلب  به کمک روش اجزای محدود شبیه سازی شد. مدل سه بعدی اجزای محدود با سه لایه مختلف طراحی گردید. قسمت گوشت سیب توسط مکانیزم اتصال چسبی در مدل اجزای محدود به هسته میانی متصل شد. نیروی نقطه ای مناسبی متناسب با فشار دیواره بر روی پوست سیب اعمال گردید. مقادیر انرژی کرنشی الاستیک، پلاستیک و کل  و نیز تنش وارد بر میوه برای تخمین پدیده قهوه ای شدن مکانیکی محاسبه گردید. به منظور واسنجی داده ها از تست فشاری توسط دستگاه تست فشار استفاده شد. منحنی های نیرو- جابجایی ترسیم شد و مقدار انرژی کرنشی با محاسبه سطح زیر منحنی نیرو- جابجایی بین نقاط صفر تا 5/1، 3 و 5/4 میلی متر جابجایی در پنج تکرار محاسبه شد. نتایج مشاهده ای نشان داد که با افزایش میزان جابجایی خارجی اعمال شده به سیب، سطح منطقه قهوه ای افزایش می یابد. تطابق مناسبی بین سطح منطقه قهوه ای و میزان انرژی کرنشی ذخیره شده در میوه مشاهده گردید. سایر نتایج نشان داد که میزان قهوه ای شدن سیب تحت تأثیر مدول الاستیسیته پوست قرار دارد. با افزایش مدول الاستیسیته پوست سیب، سطح منطقه قهوه ای کاهش می یابد.

Keywords [Persian]

  • واژه های کلیدی: قهوه ای شدن سیب
  • اجزای محدود
  • نگهداری میوه