Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2008, 56(4), 151-160 | DOI: 10.11118/actaun200856040151

Chování broskví při výbuchovém zatěžování pod vodou

Libor Severa
Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Práce obsahuje úvodní informace o chování broskví, které byly umístěny ve vodní nádrži a zatěžovány podvodním výbuchem nálože trhaviny. Jde o postup, který se stává středem pozornosti ve výzkumu potenciálních technologií zpracování ovoce a jiných zemědělských a potravinářských produktů. Výhodou daného postupu je možnost získat ovocné šťávy ve výrazně větším objemu než v případě použití stávajících postupů. Cílem práce byla zejména numerická simulace daných experimentů. K tomuto účelu byl navržen model broskve, a to na základě experimentálního výzkumu mechanického chování hlavních složek broskve (slupka, dužina a pecka). Ukazuje se, že zatímco slupka a pecka se chovají jako pružná tělesa, dužnina vykazuje poměrně výraznou závislost na rychlosti deformace. Tato závislost byla popsána pomocí Kelvinova a Maxwellova modelu viskoelastického chování. Numerická simulace byla provedena pomocí programu LS DYNA 3D, založeného na metodě konečných prvků. Výsledky umožnily získat představu o průběhu zatěžování, o časovém průběhu zatížení a posunutí na povrchu broskve. Ukazuje se, že některé výsledky numerické simulace souhlasí s výsledky experimentů (neporušená slupka). Výsledky celkově vytvořily podklad pro následné exaktní hodnocení daného postupu, jehož stále rostoucí používání je možné očekávat.

broskev, zatěžování rázovou vlnou, numerická simulace

Behaviour of the peach under underwater shock wave loading

The paper concerns with the experimental and numerical study of the peach (Red Haven) at underwater shock wave loading. The behaviour of the peach skin as well as peach stone can be described in terms of elasticity. Following experiments have been performed: tensile testing of the skin (exocarp) specimens at constant elongation at strain rate 0.01 s-1, compression test of the mesocarp specimens at different strain rates corresponding to quasi - static loading, compression test of the mesocarp specimens at the high rates of strain (about 1000 s-1), and compression test of the whole peach stone at strain rate corresponding to quasi - static loading. The model of the peach has been suggested. The model is used for the numerical simulation, which was performed on the software LS DYNA 3D finite element code. Pressure wave propagation in the water has been studied and following quantities evaluated: pressure on the peach surface, displacement, and surface velocity. Two different models (Maxwell and Kelvin) have been used. The results of this simulation show some agreement with results of the observation (undamaged peach skin). The numerical simulation also gives an insight on the details of the loading, which was recently tested as a tool of fruit treatment. It has been shown that undewater shock wave treatment of peaches can lead to their softening.

Keywords: peach, shock wave loading, numerical simulation
Grants and funding:

The research has been supported by the Grant Agency of the Czech Academy of Sciences under Contract No. IAA201990701.

Received: April 3, 2008; Published: November 8, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Severa, L. (2008). Behaviour of the peach under underwater shock wave loading. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 56(4), 151-160. doi: 10.11118/actaun200856040151
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. ANDO, S., MINE, Y., TAKASHIMA, K., ITOH, S., TONDA, H., 1999: J. of Mater. Process. Technol. 85, p.142 DOI: 10.1016/S0924-0136(98)00279-9 Go to original source...
    2. ASAE, 2001: Compression Test of Food Materials of Convex Shape. ASAE S368.4, American Society of Agricultural Engineers
    3. BUCHAR, J., NEDOMOVÁ, Š., SEVERA, L.: High Strain Rate Behaviour of Peaches, Proc. SEM XI International Congress & Exposition on Experimental and Applied Mechanics, June 2-5, Orlando, in press
    4. CHEN, W., ZHANG, B., FORESTALL, M. J., 1999: A Split Hopkinson Bar Technique for Low- Impedance Materials, Experimental Mechanics, Vol. 39, pp. 81-85 DOI: 10.1007/BF02331109 Go to original source...
    5. ITOH, S., 2008: The Industrial Applications of Underwater Shock Wave. Materials Science Forum Vol. 566, pp.361-372 DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.566.361 Go to original source...
    6. IYAMA, H., RAGHUKANDAN, K., NAGANO, S., ITOH, S., 2003: Emergency Technology in Fluids, Structures and Fluid-Structure interactions, Vol. 460, p. 307
    7. SHARMA, A., SHUKLA, A., PROSSER, R. A., 2002: Mechanical characterization of soft materials using high speed photography and split hopkinson pressure bar technique. Journal of materials science 37, 1005-1017 DOI: 10.1023/A:1014308216966 Go to original source...
    8. SORVARI, J., MALINEN, M., 2006: Determination of the relaxation modulus of a linearly viscoelastic material. Mech. Time-Depend. Mater. 10, 125-133 DOI: 10.1007/s11043-006-9011-4 Go to original source...

    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