Calibração de parâmetros de contato de frutos de café pelo método dos elementos discretos

dc.contributor.advisorMagalhães, Ricardo Rodrigues
dc.contributor.co-advisorMarques, Leomar Santos
dc.contributor.refereeMarques, Leomar Santos
dc.contributor.refereeSantos, Fábio Lúcio
dc.contributor.refereeDussán, Eduardo Duque
dc.creatorSuarez Cardozo, Edna Jeraldy
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7337301923565691
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0004-1409-7816
dc.date.accessioned2026-08-11T11:07:30Z
dc.date.issued2026-07-09
dc.description.abstractThe characterization of Coffea arabica L. fruits is essential for representing coffee harvesting, transport, and processing operations through the Discrete Element Method (DEM). This study aimed to experimentally characterize and calibrate a DEM model for coffee fruits of the Mundo Novo cultivar, considering green, semi-ripe, and ripe maturation stages, as well as a representative mixture for the angle of repose test. Physical, morphometric, and contact properties were determined, including static friction, dynamic friction, restitution, rolling resistance, and angle of repose, for fruit–fruit and fruit–surface interactions with wood and metal. The numerical modeling was conducted in Rocky DEM, with fruits represented by equivalent spheres, and calibration was based on the experimental angle of repose of the mixture on a metal surface. The procedure included a Plackett–Burman design (PB), local refinement of rolling resistance, an exploratory Box–Behnken design (BB), and validation using five independent granular beds. The final calibrated parameters were: fruit–fruit static friction = 1.300; fruit–fruit dynamic friction = 0.280; fruit–fruit restitution = 0.433; rolling resistance = 0.145; fruit–metal static friction = 0.444; fruit–metal dynamic friction = 0.423; and fruit–metal restitution = 0.559. The final parameter set showed a mean absolute error (MAE) of 2.645° and a root mean square error (RMSE) of 3.047° during validation. The initial arrangement of particles in the granular bed was found to be a source of variation in the macroscopic response. Rolling resistance showed the largest estimated effect among the contact parameters evaluated during the screening stage.
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.areastematicasdaextensaoTrabalho
dc.description.concentrationMáquinas e Mecanização Agrícola
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até agosto de 2027.
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.resumoA caracterização de frutos de Coffea arabica L. é fundamental para representar, por meio do Método dos Elementos Discretos (DEM), operações de colheita, transporte e processamento do café. Este trabalho teve como objetivo caracterizar experimentalmente e calibrar um modelo DEM para frutos da cultivar Mundo Novo, considerando estádios verde, verde-cana e maduro, além de uma mistura representativa para o ensaio de ângulo de repouso. Foram determinadas propriedades físicas, morfométricas e de contato, incluindo atrito estático, atrito dinâmico, restituição, resistência ao rolamento e ângulo de repouso, em interações fruto–fruto e fruto–superfície com madeira e metal. A modelagem foi conduzida no Rocky DEM, com frutos representados por esferas equivalentes, e a calibração foi baseada no ângulo de repouso experimental da mistura sobre superfície metálica. O procedimento incluiu delineamento Plackett–Burman (PB), refinamento local da resistência ao rolamento, delineamento Box– Behnken (BB) exploratório e validação em cinco leitos granulares independentes. Os parâmetros finais calibrados foram: atrito estático fruto–fruto = 1,300; atrito dinâmico fruto– fruto = 0,280; restituição fruto–fruto = 0,433; resistência ao rolamento = 0,145; atrito estático fruto–metal = 0,444; atrito dinâmico fruto–metal = 0,423; e restituição fruto–metal = 0,559. O conjunto final apresentou erro absoluto médio (MAE) de 2,645° e raiz do erro quadrático médio (RMSE) de 3,047° na validação. Verificou-se que a configuração inicial das partículas no leito granular constitui fonte de variação da resposta macroscópica. A resistência ao rolamento apresentou o maior efeito estimado entre os parâmetros de contato avaliados na etapa de triagem.
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.identifier.citationSUARES CARDOZO, Edna Jeraldy. Calibração de parâmetros de contato de frutos de café pelo método dos elementos discretos. 2026. 101 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61073
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Engenharia (EENG)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
dc.relation.ispartofAnálise do comportamento mecânico de frutos de Coffea arabica L. com abordagem computacional DEM e validação experimental
dc.relation.ispartofEfecto de la representación geométrica en el coeficiente de restitución del fruto de café: validación DEM con ensayos de impacto Link: https://revistas.unal.edu.co/index.php/refame/issue/view/6471/2241
dc.relation.ispartofEfeito do estado de maturação e da superfície de impacto no coeficiente de restituição de frutos de Coffea arabica L. Para parametrização dem link:https://www.fundacaoprocafe.com.br/_files/ugd/782db7_05d5d815a0f844deb82cb23437987 549.pdf
dc.relation.ispartofComparação de modelos preditivos para estimar o volume de frutos de café link: https://prpg.ufla.br/images/downloads/Anais_-_XXXIV_CPG_2025_SD.pdf
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectFrutos de Coffea arabica L.
dc.subjectMétodo dos Elementos Discretos (DEM)
dc.subjectPropriedades de contato
dc.subjectResposta macroscópica
dc.subjectContact properties
dc.subjectMacroscopic response
dc.subjectCoffee fruits
dc.subject.cnpqEngenharia Agrícola
dc.titleCalibração de parâmetros de contato de frutos de café pelo método dos elementos discretos
dc.title.alternativeContact parameter calibration of coffee fruits using the discrete element method
dc.typedissertação

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