유한요소 모델링

사탕수수 줄기 기계적 특성 및 유한요소 모델링

사탕수수 줄기는 기계 수확 과정에서 압축, 고정, 굽힘 등 복합적인 하중을 받지만, 기존 연구는 개별 하중 조건에서만 특성을 분석하여 방향성 및 길이 방향의 기계적 변동성을 충분히 반영하지 못했습니다. 이는 수치 모델의 정확도를 제한하는 요인이 됩니다. 본 연구는 이러한 변동성을 통합적으로 특성화하고 횡등방성 유한요소 모델에 적용하기 위한 실험 및 모델링 프레임워크를 구축했습니다. 성숙한 Guitang 21 품종의 사탕수수 줄기 기저부와 중간 마디를 대상으로 축 방향 압축, 반경 방향 압축, 3점 굽힘 시험을 수행했습니다. 실험 결과, 기저부 마디는 축 방향 탄성 계수 96.95 MPa, 등가 반경 방향 변형 매개변수 17.66 MPa, 등가 굽힘 반응 매개변수 174.10 MPa를 보였습니다. 중간 마디는 각각 65.90 MPa, 14.47 MPa, 140.39 MPa로 나타났습니다. 이러한 결과는 두 가지 일관된 기계적 특성을 보여줍니다. 첫째, 줄기 축 방향의 저항이 반경 방향보다 훨씬 크며, 둘째, 기저부의 기계적 저항이 중간 마디보다 체계적으로 강하다는 것입니다. 정량화된 매개변수와 검증된 모델은 기계 수확 장비의 고정, 이송, 절단 부품 설계를 개선하는 데 중요한 기반을 제공할 것입니다.