Analiza caracteristicilor daunelor și simularea fragmentării semințelor de soia bazată pe metoda elementului finit

Soia este o cultură crucială, și prin urmare este necesar să se facă predicții precise privind proprietățile sale mecanice în timpul recoltării pentru a optimiza proiectarea cilindrilor de tăiat cereale, a minimiza rata de spargere în timpul procesului de recoltare și a îmbunătăți calitatea produsului final.

Cu toate acestea, în prezent, lipsește un model precis pentru răspunsul mecanic al semințelor de soia sub condiții de stres.

Pentru a stabili un model exact din punct de vedere al elementelor finite (FEM) pentru soia, capabil să preveadă comportamentul mecanic în condiții variate de încărcare, se propune o abordare de modelare elipsoidală adaptată pentru soia.

Cerelul de soia recoltat în Xinjiang a fost colectat și prelucrat ca material experimental; conținutul mediu de umiditate a fost de 11,77%, iar densitatea medie de 1,229 g/cm³, iar specificațiile geometrice medii (înălțime, grosime și lățime) au fost de 8,50 mm, 7,92 mm și, respectiv, 7,10 mm.

S-au realizat teste de compresie pe semințele de soia în orientări verticală, orizontală și laterală, la aceeași viteză de încărcare, pentru a analiza etapele de încărcare și deteriorare ale acestor semințe recoltată în Xinjiang.

Rezultatele experimentale indică faptul că, pe măsură ce aria de contact scade, sarcina de zdrobire crește, semințele de soia în orientarea orizontală fiind capabile să reziste celei mai înalte presiuni maxime.

Când sunt plasate vertical, semințele nu sunt zdrobite; însă, în orientare orizontală și laterală, ele prezintă diferite grade de spargere.

Formula Hertz a fost simplificată pe baza caracteristicilor geometrice ale semințelor de soia, iar modulele elastice în direcțiile X, Y și Z ale semințelor au fost calculate ca fiind 42,8821 MPa, 40,4342 MPa și, respectiv, 48,7659 MPa, utilizând această formulă Hertz simplificată.

Un model al semințelor de soia a fost creat în SolidWorks Versiunea 2019 și importat în ANSYS WORKBENCH pentru verificarea prin simulare.

Rezultatele simulării au fost în concordanță cu constatările experimentale.

Descoperirile cercetării îmbunătățesc înțelegerea comportamentului mecanic al semințelor de soia și oferă un suport științific robust pentru optimizarea tehnologiilor de procesare a soiei și pentru îmbunătățirea eficienței în depozitare și transport..