Przemieszczenia przekroju poprzecznego korzenia marchwi pod działaniem siły promieniowej

Transkrypt

1 Roman Stopa, Leszek Romaski Instytut Inynierii Rolniczej Akademia Rolnicza we Wrocławiu Wstp Przemieszczenia przekroju poprzecznego korzenia marchwi pod działaniem siły promieniowej Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki bada dotyczcych przemieszcze przekroju poprzecznego korzeni marchwi pod działaniem sił promieniowych. Wykazano wpływ kształtu głowicy urzdzenia obciajcego na rozkładem odkształce i przemieszcze. Wyznaczono rozkłady przemieszcze i odkształce dla przekrojów poprzecznych połoonych w trzech strefach pomiarowych wzdłu osi korzenia marchwi. Wyniki bada wykazały, e warstwowa budowa korzenia marchwi w istotny sposób wpływa na rozkład przemieszcze i odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi w kierunku promieniowym. Słowa kluczowe: korze marchwi, przemieszczenie, przekrój poprzeczny Badania właciwoci wytrzymałociowych korzeni warzyw w wikszoci przypadków sprowadzaj si do wyznaczenia podstawowych własnoci mechanicznych miszu takich jak umowny moduł sprystoci czy stała Poissona oraz podstawowych parametrów reologicznych przy wykorzystaniu testów pełzania i relaksacji napre. W odniesieniu do buraków cukrowych takie badania podjła M. Bzowska Bakalarz [998]. Czasami przeprowadza si badania całych korzeni bez brania pod uwag rónic własnoci wytrzymałociowych poszczególnych warstw oraz roli tych warstw w procesie przenoszenia obcie. Gołacki i Obrolak [998] wyznaczyli wartoci współczynnika Poissona korzeni marchwi przy wykorzystaniu metody opisanej przez Hughesa i Segerlinda [972]. Wpływ warstwowej budowy korzenia na rozkład przemieszcze w przekroju poprzecznym jest zauwaalny nawet przy małych wartociach przyrostu obcienia (F=2 N). Autorzy przedstawili wyniki takich bada przy wykorzystaniu metody interferometrii plamkowej w pracy [Stopa, Romaski 23]. Wyznaczenie przemieszcze przekroju poprzecznego korzenia marchwi moe okaza si bardzo przydatne przy weryfikacji modelu całego korzenia opartego o rozwaania teoretyczne lub zbudowanego przy wykorzystaniu metody elementów skoczonych. Tego rodzaju badania mog by równie wykorzystane przy weryfikacji modeli 28

2 fizycznych przeznaczonych np. do bada elastooptycznych. Dodatkowo za prowadzeniem takich bada przemawiaj trudnoci w wyznaczeniu innych wielkoci takich jak np. rozkłady napre. Cel bada Celem bada wyznaczenie przemieszcze l i odkształce w kierunkach osi pionowej przekroju poprzecznego korzeni marchwi dla rónych kształtów styku głowicy wymuszajcej i powierzchni marchwi oraz dla rónych wartoci obcienia. Zakres, metody i warunki bada Przedmiotem bada były korzenie marchwi odmiany Karotan wyprodukowane w Bdkowie w województwie dolnolskim. Korzenie kadorazowo starannie selekcjonowano i wybierano egzemplarze zdrowe o regularnych kształtach typowych dla danej odmiany. Z kadego korzenia wycito fragment ograniczony dwiema płaszczyznami prostopadłymi do jego osi podłunej oddalonymi od siebie o 5mm, w trzech rónych strefach pomiarowych: I strefa pomiarowa połoona najbliej naci II strefa pomiarowa połoona w połowie korzenia III strefa pomiarowa połoona najbliej ogonka Badania przeprowadzono przy uyciu stanowiska obciajcego szczegółowo przedstawionego w pracy [Stopa, Romaski 23] wyposaonego w głowic o piciu rónych kształtów powierzchni styku stempla z powierzchni marchwi: powierzchnia płaska o szerokoci s = 4mm powierzchnia płaska o szerokoci s =7mm i s 2 =3mm powierzchnia walcowa o promieniu r =28mm Urzdzenie umieszczono w przestrzeni roboczej maszyny wytrzymałociowej Instron 5566 wyposaonej w głowic o zakresie obcienia do kn. Testy wykonywano przy prdkoci głowicy wynoszcej 5 mm/min, co spełniało warunki obcienia statycznego

3 Rys.. Obraz zdeformowanego przekroju poprzecznego korzeni marchwi. głowica obciajca, 2 badany obiekt, 3 punkty pomiarowe Fig.. Pictures of deformed carrot root cross section. loading head, 2- examined object, 3- measuring points Zdeformowan powierzchni próbek rejestrowano przy uyciu cyfrowego aparatu fotograficznego. Przed przyłoeniem obcienia, na powierzchni przekroju poprzecznego wzdłu linii pokrywajcej si z kierunkiem działania siły zaznaczono punkty styku rdzenia z kor oraz punkt przyłoenia siły i punkt podparcia. Otrzymane obrazy zdeformowanych przekrojów poprzecznych korzeni marchwi poddano analizie przy wykorzystaniu programu AutoCAD 2 (rys.). Wyniki i dyskusja Zakładajc liniowy przebieg przemieszcze l w obrbie kadej z warstw wykonano wykresy przemieszcze poszczególnych punktów przekroju poprzecznego l dla wszystkich kształtów powierzchni obciajcej oraz dla kadej wartoci siły obciajcej. Na podstawie wykresów przemieszcze l na drodze analityczno-graficznej wykonano wykresy odkształce. Rys. 2. przedstawia przykładowe rozkłady przemieszcze l i odkształce dla głowicy obciajcej wyposaonej w płask powierzchni robocz Przemieszczenie l [mm] [mm] ,4,35,3,25,2,5,, N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N 34 N N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N 34 N 283

4 Rys.2. Rozkłady przemieszcze l i odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi podczas współpracy z płask powierzchni szerokoci s w trzeciej strefie pomiarowej Fig.2. Displacement l and deformation distribution of carrot root cross section during contact with flat surface of width s in third measuring zone. Na rys. 3 przedstawiono rozkłady odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi podczas obciania głowic wyposaon w cz robocz w kształcie walca o promieniu r =28mm. Odkształcenie Odkształcenie Odkształcenie,6,5,4,3,2,,8,6,4,2,8,6,4, I strefa pomiarowa II strefa pomiarowa N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N 34 N 38 N N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N 34 N III strefa pomiarowa Rys.3. Rozkłady odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi podczas współpracy z powierzchni walcow o promieniu r = 28 mm w trzech strefach pomiarowych. Fig.3. Deformation distributions of carrot root cross section during contact with cylindrical surfaces of radius r = 28 mm in three measuring zones. 284

5 Rozkłady odkształce przy styku badanych próbek korzeni marchwi z powierzchni płask o szerokoci 7mm i 3mm przedstawione s na rys. 4 i rys.5.,8,7,6,5,4,3,2, N 4 N 8 N 22 N 26 N I strefa pomiarowa,8,6,4,2 N 4 N 8 N 22 N 26 N II strefa pomiarowa,2,8,6,4, III strefa pomiarowa N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N Rys.4. Rozkłady odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi podczas współpracy z powierzchni płask o szerokoci s = 7 mm w trzech strefach pomiarowych. Fig.4. Deformation distributions of carrot root cross section during contact with flat surface of width s = 7 mm in three measuring zones. 285

6 Odkształcenie [-],8,6,4,2 N 4 N 8 N 22 N 26 N I strefa pomiarowa,2,8,6,4,2 N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N II strefa pomiarowa,8,7,6,5,4,3,2, N 4 N 8 N 22 N 26 N 3 N III strefa pomiarowa Rys.5. Rozkłady odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi podczas współpracy z powierzchni płask o szerokoci s 2 = 3 mm w trzech strefach pomiarowych. Fig.5. Deformation distributions of carrot root cross section during contact with flat surface of width s 2 = 3 mm in three measuring zones. 286

7 Wnioski. Rozkład przemieszcze l i odkształce przekroju poprzecznego korzenia marchwi w kierunku działania siły, przy załoeniu liniowego przebiegu pomidzy punktami pomiarowymi, ma kształt linii łamanej złoonej z odcinków o rónym kcie nachylenia w stosunku do osi poziomej dla warstwy rdzenia i kory. 2. Warto przyrostu przemieszcze l i odkształce przekroju poprzecznego (warto kta nachylenia odcinków prostych na wykresie) zaley od kształtu współpracujcej powierzchni, wartoci siły obciajcej i miejsca pobrania próbki (strefy pomiarowej). 3. Najwikszy przyrost odkształcenia wystpuje w warstwie kory przy współpracy z powierzchni płask o szerokoci s 2 = 3 mm i wynosi =,44 przy obcieniu 3 N, a najmniejszy z płask powierzchni o szerokoci s = 4mm i wynosi =,6 przy tym samym obcieniu. Dla rdzenia przyrost odkształce w duym stopniu zaley od wartoci siły obciajcej i praktycznie nie zaley od kształtu powierzchni obciajcej. 4. Dla małych wartoci obcienia przyrost odkształce dla warstwy kory i dla rdzenia jest w przyblieniu stały. W miar wzrostu obcienia rónice w przyrostach odkształce ulegały zwikszeniu. Bibliografia Gołacki K., Obrolak R Wyznaczanie współczynnika Poissona korzeni marchwi, Zeszyty Problemowe Postpu Nauk Rolniczych, s. 454 Bzowska- Bakalarz M. 998r.: Wytrzymało mechaniczna korzeni buraków cukrowych. Zeszyty Problemowe Postpów Nauk Rolniczych. z. 454 s Stopa R, Romaski L. 23. Zastosowanie metody interferometrii plamkowej do pomiaru przemieszcze przekroju poprzecznego korzenia marchwi. Scientiarum Polonorum Tech. Agr. In. Rol. 2():

8 Carrot root cross section displacements under axial compression Summary Results of studies on carrot root cross section displacement under axial compression was presented in this paper. Dependence of various shapes of loading head and value of loading force was shown. Change of strength property along the root of carrot was also considered. The results showed significant influence of laminar buildup of the root on displacement distribution along the cross section in axial direction. Key words: carrot root, displacement, cross section 288