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Dynamic test for determining the elastic modulus of coffee fruit-stem-branch system
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Universidade Estadual de Maringá
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Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Entre as ferramentas para determinação das frequências naturais e modos de vibração tem-se a
modelagem pelo método dos elementos finitos, que consiste na geração e solução de equações diferenciais
que descrevem o fenômeno físico em estudo. No entanto, essa ferramenta exige como parâmetros de
entrada as propriedades geométricas e mecânicas do sistema, difíceis de serem obtidas experimentalmente.
Assim, objetivou-se desenvolver uma metodologia para a determinação do módulo de elasticidade do
pedúnculo e do ramo do cafeeiro por meio da comparação da frequência natural experimental com a
frequência obtida pelo método de elementos finitos. A frequência natural experimental foi obtida a partir de
um ensaio de varredura de frequências, em que o sistema fruto-pedúnculo e o ramo foram excitados em
uma faixa de 10 a 30 Hz. A partir dos resultados, verificou-se que a frequência natural do sistema fruto-
pedúnculo no estádio de maturação verde foi superior ao cereja e que o módulo de elasticidade do
pedúnculo no estádio de cereja foi superior ao valor para verde. Os valores médios para os módulos de
elasticidade foram de 15,74; 23,90 e 4645,90 MPa para o pedúnculo nos estágios de maturação verde, cereja
e para o ramo, respectivamente.
Abstract
The finite element method, which has been used to determine natural frequencies and mode shapes, is used to generate and solve differential equations that describe the investigated physical phenomenon. However, this method requires the use of geometric and mechanical properties as input parameters, which may be difficult to obtain experimentally. The objective of this study was to develop a method for determining the elastic moduli of coffee stems and branches by comparing the experimentally obtained natural frequency with the frequency obtained using the finite element method. The natural frequency was experimentally obtained using a dynamic sweep test of frequencies, in which the fruit-stem-branch system was excited over a range from 10 to 30 Hz. The natural frequency of the fruit-stem system was higher at the green stage than at the cherry stage, and the elastic modulus of the stem at the cherry stage was higher than for the green stage. The mean elastic modulus values were 15.74, 23.90 and 4645.90 MPa for the stem at the green and cherry stages and for the branch, respectively.
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COELHO, A. L. de F. et al. Dynamic test for determining the elastic modulus of coffee fruit-stem-branch system. Acta Scientiarum. Technology, Maringá, v. 39, p. 579-586, 2017. Suplemento.
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