بهینه سازی شرایط بارگذاری پوسته ماکادمیا با ترکیب شبیه سازی FEM و روش RSM

این پژوهش فرآیند شکست پوسته سخت ماکادمیا را با ترکیب آزمون های مکانیکی، مدل سازی المان محدود سه بعدی مبتنی بر هندسه μCT و مدل های cohesive zone (CZM)، و روش طراحی آزمایش و مدل سازی پاسخ سطحی (RSM) بررسی می کند. اثر سه متغیر زاویه بارگذاری (θ)، سرعت بارگذاری (v) و ضخامت پوسته (t) بر نیروی بیشینه شکست 𝐹 peak و انرژی شکست 𝐸 fract کمی سازی شد. مدل های چندجمله ای با OLS برازش و اهمیت عوامل با ANOVA و ضرایب استانداردشده ارزیابی گردید. نتایج نشان می دهد وابستگی 𝐹 peak به زاویه غیرخطی و با ترم مربعی θ برجسته است؛ حداقل محلی در حوالی θ≈۱۵° مشاهده شد. ضخامت پوسته بزرگ ترین اثر را بر 𝐸 fract دارد و افزایش سرعت موجب افزایش انرژی شکست می شود؛ با این حال سرعت های میانی (~۹–۱۰ mm/s) توازن مناسبی بین کاهش نیروی بیشینه و کارایی تولید فراهم می آورند. با ترکیب RSM و جستجوی شبکه ای، نقاط عملیاتی پیشنهادی استخراج شدند (مثلا ≈ ۱۵۱۴ N 𝐹 opt در θ≈۱۵°, v≈۹ mm/s, t≈۳.۱ mm). مدل های RSM در مجموعه داده حاضر توان پیش بینی متوسط تا خوبی (R²≈۰.۵) داشتند؛ برای کاربرد صنعتی توصیه به افزایش نمونه برداری تجربی و کالیبراسیون پارامترهایCZM با اندازه گیری سطح شکست می شود. یافته ها راهنمای طراحی و بهینه سازی دستگاه های پوست کن را فراهم می کنند.

کلیدواژه ها:

ماکادمیا ، شکست پوسته ، المان محدود (FEM) ، زاویه بارگذاری ، انرژی شکست