Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2007, 55(1), 129-142 | DOI: 10.11118/actaun200755010129

Vliv tvaru vajec na rozložení napětí ve vaječné skořápce při zatěžování vnitřním přetlakem

Šárka Nedomová1, Jaroslav Buchar2, Ivo Křivánek2
1 Ústav technologie potravin, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika
2 Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

V práci je sledován vliv tvaru vajec na napětí ve skořápce při zatěžování vnitřním přetlakem. Toto, poněkud atypické, namáhání vaječné skořápky bylo zvoleno z důvodu možnosti stanovit napjatost pomocí analytických vztahů. Je navržen popis tvaru vajec ve formě modifikované elipsy. Při tomto popisu je tvar skořápky určen třemi parametry. Velikost těchto parametrů u vajec jedné linie slepic vykazuje značnou variabilitu. Ukazuje se, že velikost těchto parametrů nemá vztah k tloušťce skořápky. Pro hodnocení stavu napjatosti je použito mebránové teorie skořepin, kdy jsou zanedbávány ohybové a krouticí účinky. Porovnání s výpočtem pomocí metody konečných prvků, kdy tato zjednodušení nejsou použita, ukazuje, že zmíněná teorie dává výsledky prakticky shodné s výsledky uvedené numerické simulace. Jsou odvozeny vztahy pro membránové síly a napětí napětí ve vaječné skořápce. Ukazuje se, že veličiny se výrazně mění podél meridiánu (obrys řezu skořápky a roviny jdoucí osou rotace skořápky) a dosahují maximálních hodnot na tupém konci vaječné skořápky. Distribuce napětí a jejich velikosti závisí na parametrech určujících tvar vajec a na tloušťce vaječné skořápky. Z výsledků vyplývá, že neexistuje možnost predikce vlivu parametrů na velikost maximálních hodnot napětí. Jistou výjimku představuje maximum meridiánového napětí, které vykazuje lineární závislost na indexu, který popisuje tvar vajec. Tato závislost je však poněkud nižší. Napjatost tak musí být stanovována pro každé zkoumané vejce. To pak platí i pro případy zatěžování, kdy je třeba použít numerické simulace (stlačování vajec mezi dvěma deskami ap.).

vaječná skořápka, pružnost, membránová teorie skořepin, vnitřní přetlak, tvar vajec, napjatost

The effect of the egg's shape on the stress distribution in the eggshell at internal pressure loading

The influence of the eggshell shape on the stress distribution under internal pressure is studied. A mathematical description of the hen's eggshell is proposed. The analytical expressions for the membrane solution are presented. Obtained results are used for the evaluation of a set of domestic hen's eggs. 28 eggs were analysed in this study. The weight of eggs ranged from 49.55 g to 61.08 g, the egg shape ranged from 72.82 % to 84.94 %, the average eggshell thickness ranged from 0.343 to 0.433 mm. The eggshell strength is given namely by the maximum values both of meridian and circumferential forces. The dependence of the meridian force maximum on the egg shape index has some tendency to increase with egg shape index. The outlined linear dependence is very weak, the coefficient of correlation is about 0.45.

Keywords: eggshell, elasticity, internal pressure, membrane analysis
Grants and funding:

The support of this work by the Internal Grant Agency of the Mendel University of Agriculture and Forestry under contract No: 4IG11/2004 is gratefully acknowledged.

Received: January 8, 2007; Published: November 30, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Nedomová, Š., Buchar, J., & Křivánek, I. (2007). The effect of the egg's shape on the stress distribution in the eggshell at internal pressure loading. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 55(1), 129-142. doi: 10.11118/actaun200755010129
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. ALLMAN, J. D.: Evaluation of the constant strain triangle with drilling rotation. Int. J. Numer. Engng, 1988, 26, 12: 2645-2655. DOI: 10.1002/nme.1620261205 Go to original source...
    2. BAIN, M.: A reinterpretation of eggshell strength. In: Eggs and Eggshell quality (S. E. Solomon, Ed.), Manson Publishing/The Veterinary Press/Iowa State University Press, 1997, p. 131-142. ISBN 0813828279
    3. BARTOŇ, S., KŘIVÁNEK, I.: Determination of parameters of egg's perimeterby analysis of digital photography in Maple. Proc. Of the Symposium on the Quality food evaluation, March 8, Brno, 2001
    4. BUCHAR, J., SIMEONOVOVA, J.: On the identification of the eggshell elastic properties under quasistatic compression. In: 19th CAD - FEM USERS MEETING 2001 - International Congress on FEM Technology.17-19. October 2001, Potsdam, Berlin Germany, Published by CAD - Fem GmbH, Munchen, 2001, Vol. 2, p 1-8
    5. BUCHAR, J., NEDOMOVÁ, Š., SIMEONOVOVÁ, J.: Identification of the eggshell elastic properties. Proc. of the 37th International Conference Experimental Stress Analysis, Milovy, June 3-6, 2003. Brno: VUT, Fakulta strojní, 2003, p 5-6. ISBN 80-214-2314-5
    6. CARNARIUS, K. M., CONRAD, K. M., MAST, M. G., MACNEILL, J. H.: Relationship of eggshell ultrastructure and Shell Strength to the Soundness of Shell Eggs. Poultry Science 1996, 75, 5: 656-663. ISSN 0032-5791 DOI: 10.3382/ps.0750656 Go to original source...
    7. ENTWISTLE, K. M., SILYN-ROBERTS, H., OCHIENG ABUODHA, S.: The relative fracture strengths of the inner and outer surfaces of the eggshell of the domestic fowl. Proceedings - Royal Society of London, Series B - Biological Sciences, 1995, 262, 1364: 169-174. ISSN 0962-8452 Go to original source...
    8. ENTWISTLE, K. M., REDDY, T. Y.: The Fracture Strength under Internal Pressure of the Eggshell of the Domestic Fowl. Proceedings - Royal Society of London, Series B - Biological Sciences, 1996, 263, 1369: 433-438. ISSN 0962-8452 Go to original source...
    9. KITCHING, R.: Pressurised Eggshell Analysis.: Int. J. Mech. Sci., 1997, 39, 4: 391-396. ISSN 0020-7403 DOI: 10.1016/S0020-7403(96)00041-0 Go to original source...
    10. LIN, J., PURI, V. M., ANANTHESWARAN, R. C.: Measurement of eggshell thermal - mechanical properties. Transaction of the ASAE, 1995, 38, 6: 1769-1776. ISSN 0001-2351 DOI: 10.13031/2013.28004 Go to original source...
    11. MÁCHAL, L., SIMEONOVOVÁ, J.: The relationship of shortening and strength of eggshell to some egg quality indicators and egg production in hens of different initial laying lines. Arch. Tierz., 2002, 45, 3: 287-296. ISSN 0003-9438 Go to original source...
    12. MANCEAU, J. R., HENDERSON, J. M.: Physical properties of eggshells. Transactions of the American Society Agriculture Engineering, 1970, 13: 436 Go to original source...
    13. NIRASAWA, K., TAKAHASHI, H., TAKEDA, H., FURUKAWA, T., TAKEDA, T., NAGAMINE, Y.: Restricted maximum likehood estimates of genetic parameters and genetics trends of chickens divergently selected for eggshell strength. Journal of Animal Breeding and Genetics, 1998, 115, 5: 375-382. DOI: 10.1111/j.1439-0388.1998.tb00358.x Go to original source...
    14. PICMAN, J., PRIPIL, S.: Is greater eggshell density an alternative mechanism by which parasitic cuckoos increase the strength of their eggs?, Journal for Ornithology, 1997, 138, 4: 531-541. ISSN 0021-8375 DOI: 10.1007/BF01651384 Go to original source...
    15. REZAC, P., POSCHL, M., HAVLICEK, Z.: Relationship of plasma oestradiol-17 beta and cholesterol levels to eggshell strength in laying hens. Czech Journal of Animal Science, 2000, 45, 7: 313-318.
    16. ŠEJNOHA, J., BITTNAROVÁ, J.: Shells (Skořepiny). Lecture notes. Czech Technical University. Prague. 1999, 82 p. (in Czech) ISBN 80-01-01944-6

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content