Головна
Реферати » Реферати з біології » Огляд методів і способів вимірювання фізико-механічних параметрів риби

Огляд методів і способів вимірювання фізико-механічних параметрів риби

ПО реологічних характеристик

Для вибору моделі, яка описує механічне поведінку того чи іншого реального тіла, необхідно знати, якими реологическими властивостями воно володіє.

Реологические властивості тіла визначають зазвичай за допомогою приладів, виходячи з характеристик пружності, в'язкості і пластичності. Однак найбільш простий метод визначення реологічних характеристик реального тіла полягає в побудові кривих кінетики деформацій і кривих релаксації напружень. За цим кривим можна знайти модуль миттєвої і запізнілої пружності, коефіцієнт динамічної в'язкості, межа плинності, пружності і міцності, тобто всі дані, що характеризують пружні, в'язкі і пластичні властивості тел.

Перераховані константи дозволяють об'єднати деформаційне поведінку матеріалу і досить повно характеризувати його структурно-механічні властивості. Під кривими кінетики деформацій розуміється зміна деформації тіла з часом при постійній напрузі, а під криві ми релаксації напруги - зміна напруги в тілі з часом при постійній деформації.

При знятті кривих кінетики де формацій необхідно правильно ви брати величину напруги, оскільки при великій напрузі в в'яз ком тілі виникає велика швидкість деформації, яку можна помилково прийняти за миттєву пружну деформацію.

Кінетика деформації тіла риби.

Експериментальні дослідження для побудови кривих кінетики деформацій і діаграми розвитку відновлювальних деформацій у тілі риби після зняття напруги були проведені на приладі, показаному на рис. 8. До голівці 1 за допомогою повзуна 3 приєднують платформу 5, на якій встановлюють вантаж, а до нижнього його кінця кріплять наконечник 6. На гвинти 7, з'єднані з головкою 1, встановлюють площину 2.

Досліди по визначенню змін деформацій у тілі риби при постійній напрузі проводили в такій послідовності. Рибу укладали на площину 2. Повзун 3 з індикатором переміщали таким чином, щоб шток індикатора торкався тіла риби, а стрілка індикатора поєднувалася з нульовою відміткою 4. На платформу 5 укладали вантаж і шток занурювали в тіло риби.
Час занурення штока на відповідну глибину фіксувалося секундоміром через 0, 5, 10, 20, 30, 40, 60/120 і 180 с.

Наконечник 6 мав плоску циліндричну поверхню. Вантаж, що укладається на платформу 5, вибирали таким чином, щоб напруга між наконечником і рибою було 65 - 102 Н/м2.

Оскільки всередині індикатора є пружина, що перешкоджає переміщенню штока, була знята характеристика пружини, і зусилля, необхідне для стиснення пружини, було враховано при визначенні напруги між наконечником і штоком. Коливання напруги не перевищувало 6%.

По закінчення 180 з вантаж знімали і фіксували відновну деформацію в тілі риби. У зв'язку з тим що візуально зафіксувати величину відновної деформації важко, застосовували наступний метод. Рибу укладали на платформу ваг і врівноважували гирями. Потім платформу фіксували від переміщення і рибу навантажували через індикатор постійною силою за методикою, описаної вище. Після зняття навантаження платформа ваг звільняється від фіксації і ваги виявляються врівноваженими, тобто гойдання ваг не відбувається. Тепер представляється можливим фіксувати відновну деформацію, оскільки дотик риби до наконечника індикатора фіксується чутливими вагами.

Восстановительную деформацію визначали через ті ж проміжки часу, що і при навантаженні.

ВИЗНАЧЕННЯ модуля пружності і коефіцієнта динамічної в'язкості ТІЛА РИБ

Для того щоб скористатися всіма теоретично виведеними рівняннями, необхідно знати величину миттєвого модуля пружності Е0, запізнілого модуля пружності E1 і коефіцієнта динамічної в'язкості?.
Величину миттєвого модуля пружності E0 можна визначити виходячи з експериментальних даних. На рис. 9 представлені криві кінетики деформації тіла скумбрії, коли напруга між наконечником і тілом риби одно?
= 0,13 - 105 Н/м2.

Рис. 9. Графік кінетики деформації тіла скумбрії.

Миттєвий модуль пружності визначається наступним про разом. За графіком визначають величину миттєвої деформації. Миттєвий модуль пружності скумбрії, графік кінетики деформацій якій зображений на рис. 9, дорівнює:

Н/м2 (5)

Миттєвий модуль пружності для скумбрії, ставриди, сардинелли, оселедця, Берікса коливався в межах від 1,5 - 105 до 6 - 105 Н/м2.

Чисельне значення коефіцієнта динамічної в'язкості визначали, грунтуючись на наступному. З рис. 9 видно, що спочатку деформація тіла риби відбувається тільки за рахунок миттєвого модуля пружності Е0 (ділянка AB), а потім за рахунок спільної дії запізнілого модуля пружності і в'язкості (ділянка ВС). Поступово криволінійна залежність практично переходить в прямолінійну (ділянка CD). Якщо вважати, що на ділянці CD деформація відбувається тільки за рахунок в'язкості, то можна з графіка визначити коефіцієнт динамічної в'язкості:

(6)

Визначивши на ділянці CD тангенс кута нахилу, можна знайти коефіцієнт динамічної в'язкості.

ЖОРСТКІСТЬ РИБИ

Надійність роботи рибообробних машин в значній мірі залежить від структурно-механічних властивостей риби. Тіло риби після засипання проходить три стадії зміні: до посмертного задубіння, посмертне задубіння і автолиз. Кожній стадії посмертних змін відповідають свої показники структурно-механічних властивостей м'язової тканини риби. Ці зміни характерні як для свіжої риби, так і для замороженої, а потім розмороженої. Зі зміною структурно-механічних властивостей риби змінюються сили взаємодії між рибою та робочими органами машин, оскільки змінюється площа контакту, яка обумовлює сили тертя.

До теперішнього часу структурно-механічні характеристики в основному оцінюються органолептичним методом. Рибу здавлюють пальцями і оцінюють її консистенцію. Чи не достатком такого методу оцінки структурно-механічних характеристик м'язової тканини є його суб'єктивність. К. того ж немає кількісних показників, що оцінюють консистенцію тіла риби.

Був запропонований критерій оцінки структурно-механічних властивостей тіла риби, названий жорсткістю. При органолептичному дослідженні консистенції м'язової тканини людина стискає тіло риби, здійснюючи роботу, за величиною якої і судять про консистенції тіла риби. Для отримання кількісного критерію чиненої роботи необхідно, щоб стиск риби здійснювала машина і при цьому весь процес стиснення риби можна було записати на стрічку.
Дослідження жорсткості тіла риби проводилося на тих же приладах і з тими ж пристосуваннями, що й у випадку визначення допустимого питомого тиску.

Тензометричних головка автоматичного преса IS-5000 дозволяла фіксувати зусилля від 0,01 до 50000 Н. Швидкість переміщення траверси преса приймалася рівною 10 мм / хв, а швидкість переміщення стрічки - 20 мм / хв. Як було указу але вище, риба є упруговязкіх тілом. Відомо, що при великій швидкості деформації упруговязкие тіла поводяться як пружні. Для прояви як пружних, так і вузьких властивостей риби було обрано швидкість деформації тіла риби, рівна. 10 мм / хв.

Дослідження з визначення жорсткості тіла риби проводили в наступній методичної послідовності. Рибу укладали в пристосування для стиснення із заздалегідь обраний ної площею пластин. Вибираючи площа пластин, виходили з форми тіла риби, при цьому необхідно було забезпечити максимальний первинний контакт між пластинами і м'язової тканиною тіла риби. Найчастіше застосовували пластини розмірами 20х30 мм, 20х50 мм і 30х80 мм.

Запис самописця автоматичного преса в координатах зусилля - деформація для трьох різних видів риб представ лена на рис. 10. По осі ординат вказано зусилля, що діє на тіло риби, в ньютонах, а по: осі абсцис - деформація тіла риби в міліметрах. На ділянці БВ кривої стиснення риби, мабуть, не забезпечується повний контакт між пластинами і тілом риби, тому доцільно роботу, витрачену на стиск тіла риби, визначати, починаючи з точки В. Роботу стиснення для всіх досліджених видів риб визначали при 5-миллим-етровой деформації (ділянка BE). За Штрихована на рис. 10 площа і являє собою роботу, витрачену на стиск риби.

Рис. 10. Запис самописця при стисненні тіла риби:

1 - ставрида; 2 - скумбрія; 3 - сардинелла.

Якщо визначати роботу стиснення для різних риб при різній деформації, то вели чини роботи будуть не співмірні.

Під жорсткістю тіла риби розуміється відношення роботи по стисненню тіла риби при 5-міліметрової деформації до площі стискають пластин:

(7) де С - жорсткість тіла риби, Н / м; А - робота зі стиснення тіла риби, Н - м; F - площа стискають пластин, м2.

Цей критерій оцінки структурно-механічних властивостей риби названий жорсткістю у зв'язку з тим, що його розмірність сов падає з розмірністю жорсткості, загальноприйнятою в техніці.

З рис. 10 видно, що чим менше опірність стисненню тіла риби, тим менше кут нахилу кривої до осі абсцис, а отже, менше і робота стиснення. Так як з трьох видів риб (ставриди, скумбрії, сардинелли) найбільша робота затрачається на деформацію тіла ставриди, то, отже, і жорсткість тіла ставриди буде найбільшою. Для деяких видів риб, наприклад кільки, визначити експериментально роботу стиснення при 5 - міліметрової деформації практично неможливо, тому що вся товщина тіла риби не перевищує 5 мм. У цьому випадку для отримання сумірних значень жорсткості можна перерахувати роботу при 5-міліметровою, на роботу при 5-міліметрової деформації. На рис. 11 показана робота при деформації
? 1 і?.

Якщо припустити, що площа фігури ABC можна замінити трикутником, то:

(8)

Трикутники ABC і AB1C1 подібні і, отже:

(9)

(10) тоді

(11)

Оскільки робота стиснення риби описується площею фігур S1 і S, то

(12) де A-робота стиснення риби при 5-міліметрової деформації; ? - 5 - міліметрова деформація; А1 - робота при деформації, менший 5 - міліметрової; ? 1

Сторінки: 1 2 3 4 5