بررسی رفتار مکانیکی میوه آلوچه و ارائه مدل برای خواص فیزیکی آن با استفاده از روش‌های هوشمند و رگرسیونی

تعیین و شناخت خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی و باغی یکی از پارامترهای مهم در طراحی و ساخت ماشین های کاری در این زمینه و تشخیص تاثیر نیروهای استاتیکی و دینامیکی بر میوه آلوچه در طول انبارداری و حمل و نقل می باشد. در این نوشته، خواص فیزیکی آلوچه ها شامل: پارامترهای ابعادی و وزن و خواص مکانیکی آنها شامل: آزمون فشاری، آزمون پانچ، و آزمون سیکلیک، در دو سطح اندازه ای درشت و کوچک اندازه گیری گردید. در نهایت با استفاده از داده های خواص فیزیکی مدل های برآورد کننده ای چون مدل های رگرسیونی و شبکه های عصبی مصنوعی برای تخمین وزن و حجم میوه ها ارایه گردید. مدل شبکه عصبی در تخمین حجم میوه ها با r2 0.96 بهترین مدل را برای تخمین حجم میوه ها ارائه داد. هر چند که این مدل برای تخمین وزن میوه ها نسبت به مدل های رگرسیونی عملکرد مناسبی را نداشت. از نتایج خواص مکانیکی پارامترهای نیرو و جابه جایی و تنش بیشینه در نقطه شکست، مدول الاستیسته از روش های هرتز و تئوری بوزینسکیو، نیروی پانچ پوسته و گوشته، تنش کمینه از تئوری بوزینسکیو، توزیع تنش عمودی، افقی و برشی در عمق و سطح در لحظه ی شکست و ... محاسبه گردید. نتایج نشان داد بدلیل تفاوت ضخامت گوشته میزان تحمل بار وارده در آلوچه های بزرگ بیشتر از آلوچه های کوچک است. از مقایسات فک محدب و فک تخت در آزمون فشاری می توان پی برد در انبارمانی و حمل و نقل، میوه هایی که در کف قرار می گیرند نسبت به میوه هایی که در تماس عمودی با میوه های دیگر هستند بیشتر در معرض آسیب و صدمات مکانیکی قرار می گیرند. در نهایت با مشاهده رفتار توزیع تنش ها در لحظه ی شکست به نظر می رسد که تنش افقی گسیختگی را در میوه ها دیکته می کند.

Investigation on physical and mechanical behavior of Cherry Plum fruit and analysis of its physical properties using ANN and regression models

Determination of physical and mechanical properties of agricultural and horticultural crops is one of the most important parameters in design and manufacture of the operation machines. Determination of the effect of static and dynamic forces on Cherry Plum fruit during storage and transportation processes is very necessary for engineering. In this study, the physical properties of the Cherry Plum (including dimensional parameters and weight) and mechanical properties (including pressure test, punch test, and cyclic test) were measured at two levels of big and small sizes. The regression and ANN models based on physical properties data were defined and used to estimate the weight and volume of the fruits. The ANN model was the best model for estimating the fruit volume with 0.96 regression coefficient but it didn’t have a acceptable performance in estimating the fruits’ weight. The parameters of force and displacement, maximum stress at the breaking point, the elastic modulus in Hertz methods and Bosensky theory, the crust and mantle punch forces, the minimum stress based on Bosinskio theory, the distribution of vertical, horizontal and shear stresses in depth and surface in the failure point and etc were calculated based on the data of the mechanical properties. The results showed that due to the differences in the thickness of the mantle, the force absorption capacity in the big fruits was larger than the small ones. The results of comparison between the convex jaw and flat jaw in the compression tests showed that the fruits placed on the floor were more exposed to damage. The behavior of the stress distribution at the failure point showed that the horizontal stress would dictate the rupture in the fruits.