بررسی رفتارمکانیکی دانه سویا تحت بارگذاری فشاری با استفاده از روش المان محدود

لوبیای روغنی یا سویا مهمترین منبع تامین روغن گیاهی در جهان است. با توجه به سطح بالای زیر کشت و تامین بخش عمده ای از روغن مصرفی کشور از طریق فرآوری دانه های این گیاه، بررسی رفتار دانه های سویا تحت تاثیر بارگذاری فشاری در دستور کار این پژوهش قرار گرفت. بدین منظور اثرات نوع رقم در سه سطح (m7, l17 و b.p) و میزان رطوبت در سه سطح (10، 12 و 14 درصد بر پایه خشک) بر روی خواص فیزیکی و اثرات نوع رقم و میزان رطوبت در سه سطح ذکر شده، به همراه دما (در سه سطح 20، 40 و 60 درجه سلسیوس) بر روی خواص مکانیکی دانه سویا بررسی شدند. همچنین برای بررسی رفتار رئولوژیکی سویا، آزمون خزش برای هر سه رقم و در سه سطح رطوبت و دمای مورد نظر انجام و نتایج حاصل با مدل برگر برازش داده شده و پارامترهای مدل تعیین شدند. برای شبیه سازی رفتار رئولوژیکی سویا تحت آزمون خزش، از نرم افزار abaqus استفاده شد. نتایج مربوط به خواص فیزیکی دانه سویا نشان داد که رطوبت اثر معنی داری بر روی تمام خواص فیزیکی هر سه رقم مورد بررسی داشته است. نتایج تجزیه واریانس خواص مکانیکی نشان داد که اثرات دما، رطوبت و رقم بر پارامترهای مکانیکی مورد بررسی شامل تغییرشکل بیشینه، کرنش گسیختگی، انرژی لازم برای گسیختگی، چقرمگی، نیروی گسیختگی و ضریب الاستیسیته ی ظاهری معنی دار است. طبق نتایج این تحقیق در هر سه رقم با افزایش میزان رطوبت، میزان تغییرشکل بیشینه، کرنش گسیختگی، انرژی لازم برای گسیختگی و چقرمگی افزایش و نیروی گسیختگی و ضریب الاستیسیته ظاهری کاهش یافتند. پارامترهای به دست آمده برای مدل برگر با کمک شاخص های آماری ضریب تبیین (r2) و ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) ارزیابی و نتایج، نشان دهنده مناسب بودن برازش انجام شده بود. بررسی رفتار رئولوژیکی سویا نشان داد با افزایش دما و رطوبت، مدول الاستیسیته آنی، مدول الاستیسیته تاخیری، ویسکوزیته آنی و ویسکوزیته تاخیری دانه ها کاهش می یابند، در حالی که زمان تاخیر با افزایش رطوبت و دما، افزایش یافت. برای شبیه سازی رفتار رئولوژیکی سویا مدل اجزا محدود دانه در نرم افزار ساخته و خواص آن به صورت ویسکوالاستیک تعریف شدند. نتایج به دست آمده از شبیه سازی کامپیوتری به کمک دو شاخص خطای نسبی و میانگین خطای نسبی با داده های حاصل از آزمایش مورد مقایسه قرار گرفتند. انحراف داده های به دست آمده توسط مدل از داده های آزمایشگاهی، برای کرنش خزشی بین 97/3 تا 84/14 درصد و متوسط انحراف نسبی داده های شبیه سازی شده نسبت به داده های آزمایشگاهی نیز بین 43/2 و 98/9 درصد محاسبه شد. نتایج ارزیابی نشان می دهد که مقدار هر دو شاخص مورد نظر برای سه رقم سویا در محدوده ای قرار دارند که از نظر محققان بیان گر توانایی مدل شبیه سازی شده در پیش بینی رفتار رئولوژیکی سویا با استفاده از آزمون خزش است.