Análise de estruturas de superfície delgadas axissimétricas via método dos elementos finitos com utilização de elemento retilíneo

The present work deals with the linear analysis of bi-dimensional axisymmetric structures, through development and implementation of a Finite Element Method code. The structures are initially studied alone and afterwards compatibilized into coupled structures, that is, assemblages, including tanks and pressure vessels. Examples are analysed and, in order to prove accuracy, the results were compared with those furnished by the analytical solutions

Nitrogênio e potássio em bananeira via fertirrigação e adubação convencional-atributos químicos do solo

Realizou-se um experimento em Pindorama (SP), no qual se avaliaram os efeitos da fertirrigação e da adubação convencional com N e K em alguns atributos químicos de solo sob cultivo com bananeira, durante dois ciclos de produção. Avaliaram-se a disponibilidade e a movimentação de nutrientes (P, K, Ca e Mg) no perfil do solo, bem como outros atributos químicos (matéria orgânica, acidez e saturação por bases), por meio de amostragens realizadas na implantação do experimento e ao final do primeiro e segundo ciclos de produção. Os principais efeitos dos tratamentos foram no pH do solo e no teor de K+ trocável. A adubação, tanto aplicada via fertirrigação como na forma convencional, implicou incrementos na acidez do solo, principalmente até 20 cm de profundidade. Observou-se que o impacto da adubação via fertirrigação no pH do solo foi proporcional à dose. A adubação convencional também causou decréscimo no pH, especialmente na região mais próxima das plantas, refletindo o efeito da aplicação localizada dos fertilizantes. A aplicação de adubo sólido na superfície do solo determinou significativo acúmulo de K nas camadas até 20 cm e na região mais próxima ao pseudocaule das plantas. Os efeitos da adubação via fertirrigação foram mais difusos, visto que os adubos são espalhados numa área de solo maior do que a coberta pela adubação convencional.

Solubilidade de calcários em extratores químicos

A solubilidade de quatro calcários agrícolas, dois sedimentares e dois metamórficos, divididos em quatro frações granulométricas, foi estudada em dois extratores químicos (soluções de ácido clorídrico e de ácido acético), em variadas condições, com o objetivo de avaliar a eficiência desses materiais através desse critério. Os resultados obtidos, comparados com os ensaios de incubação com solos, mostraram que para a pretendida avaliação, os extratores não se prestam para avaliar os calcários agrícolas, visto que não há correlação entre a solubilidade, expressa em equivalente de CaCO3, e a eficiência mostrada nos ensaios de incubação com solos.

Queima e aditivos químicos e bacterianos na ensilagem de cana-de-açúcar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise não-linear de treliças pelo método dos elementos finitos posicional

This work presents the positional nonlinear geometric formulation for trusses using different strain measures. The positional formulation presents an alternative approach for nonlinear problems. This formulation considers nodal positions as variables of the nonlinear system instead of displacements (widely found in literature). The work also describes the arc-length method used for tracing equilibrium paths with snap-through and snap-back. Numerical applications for trusses already established in the literature and comparisons with other studies are provided to prove the accuracy of the proposed formulation

Estabilidade aeróbia da ração total e de silagens de capim-marandu tratadas com aditivos químicos e bacterianos

Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de determinar o efeito da inclusão de aditivo químico e da inoculação de bactérias homo e heterofermentativas sobre a estabilidade aeróbia de silagens de capim-marandu e da ração total. Foram conduzidos três experimentos para avaliação do benzoato de sódio e de dois inoculantes, um contendo Lactobacillus plantarum + Propionibacterium e o segundo Lactobacillus buchneri. Após 60 dias de fermentação, os silos foram abertos e as silagens e a ração total (RT) contendo silagens de capim-marandu foram colocadas em caixas de isopor e transferidas para câmara climática, a 25 ± 1ºC, para determinação das variações de temperatura na ração total e na silagem, das recuperações de MS e das alterações no pH da silagem. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em esquema de parcelas subdivididas. Houve perdas de MS e elevação dos teores de pH quando as silagens foram colocadas em condições de aerobiose. A temperatura das silagens e da RT teve discreto aumento durante os seis dias de aeração. O uso de bactérias ou de benzoato de sódio não influenciou a estabilidade aeróbia das silagens.

Associação entre aditivos químicos e bacterianos na ensilagem de cana-de-açúcar

Objetivou-se avaliar a ensilagem de cana-de-açúcar tratada com três aditivos químicos (uréia 1,5%, benzoato de sódio 0,1% e hidróxido de sódio 1%) mais o grupo controle e duas inoculações (Propionibacterium acidipropionici + Lactobacillus plantarum e Lactobacillus buchneri), em um esquema fatorial 4 x 3 com três repetições para cada tratamento. Avaliou-se o valor nutritivo da forragem antes da ensilagem, após a abertura dos silos e após a exposição aeróbia. As associações de P. acidipropionici ou L. buchneri com NaOH, em comparação ao grupo controle, possibilitaram melhor preservação dos teores de MS (32,2 e 33,5 vs 27,4%, respectivamente), FDN ( 53,4; 55,7 vs 75,3%), FDA (39,5; 44,3 vs 48,7%), lignina (6,6; 7,1 vs 8,1%) e CNF (33,8; 31,7 vs 14,9%) e, conseqüentemente, propiciaram os maiores valores de DIVMS (60,3; 63,2 vs 35,1%). Esses valores podem ser atribuídos ao controle das leveduras pelos efeitos da associação dos aditivos. A ensilagem de cana-de-açúcar requer de forma contundente a inclusão de aditivo.

Perdas de silagens de cana-de-açúcar tratadas com aditivos químicos e bacterianos

Objetivou-se avaliar silagens de cana-de-açúcar tratadas com aditivos químicos (uréia 1,5%; benzoato de sódio 0,1%; ou hidróxido de sódio (NaOH) 1% na matéria natural) combinados ou não com inoculantes (Propionibacterium acidipropionici + Lactobacillus plantarum ou Lactobacillus buchneri). Foram avaliadas 12 silagens: uma controle, sem inoculante e sem aditivo químico; três sem inoculante, mas com um dos aditivos; uma com P. acidipropionici + L. plantarum, sem aditivo químico; três com P. acidipropionici + L. plantarum e um dos aditivos; uma com L. buchneri, sem aditivo químico; e três com L. buchneri e um dos aditivos. Os dados foram analisados em esquema fatorial 4 × 3 com três repetições para cada tratamento. Foram determinadas as perdas ocorridas durante o processo fermentativo nas formas de gases e de efluentes e a recuperação da MS. Durante a exposição aeróbia, determinaram-se a recuperação da MS e a estabilidade aeróbia medida pela variação da temperatura. A associação de L. buchneri e NaOH reduziu as perdas por gases e efluentes e elevou a recuperação da MS. No período após abertura, destacou-se a atuação do benzoato de sódio em manter o pH com variação de apenas 0,1 unidade em cinco dias de exposição aeróbia e dos inoculantes L. buchneri e P. acidipropionici + L. plantarum em prolongar o tempo para elevação da temperatura de 34 horas nas silagens controle para 54 e 50 horas, respectivamente. A ensilagem de cana-de-açúcar requer a inclusão de algum aditivo eficiente no controle das perdas quantitativas durante a fermentação e a exposição aeróbia.

Análise e projeto de superfícies seletivas de frequência com elementos pré-fractais para aplicações em comunicações indoor

In this thesis, a frequency selective surface (FSS) consists of a two-dimensional periodic structure mounted on a dielectric substrate, which is capable of selecting signals in one or more frequency bands of interest. In search of better performance, more compact dimensions, low cost manufacturing, among other characteristics, these periodic structures have been continually optimized over time. Due to its spectral characteristics, which are similar to band-stop or band-pass filters, the FSSs have been studied and used in several applications for more than four decades. The design of an FSS with a periodic structure composed by pre-fractal elements facilitates the tuning of these spatial filters and the adjustment of its electromagnetic parameters, enabling a compact design which generally has a stable frequency response and superior performance relative to its euclidean counterpart. The unique properties of geometric fractals have shown to be useful, mainly in the production of antennas and frequency selective surfaces, enabling innovative solutions and commercial applications in microwave range. In recent applications, the FSSs modify the indoor propagation environments (emerging concept called wireless building ). In this context, the use of pre-fractal elements has also shown promising results, allowing a more effective filtering of more than one frequency band with a single-layer structure. This thesis approaches the design of FSSs using pre-fractal elements based on Vicsek, Peano and teragons geometries, which act as band-stop spatial filters. The transmission properties of the periodic surfaces are analyzed to design compact and efficient devices with stable frequency responses, applicable to microwave frequency range and suitable for use in indoor communications. The results are discussed in terms of the electromagnetic effect resulting from the variation of parameters such as: fractal iteration number (or fractal level), scale factor, fractal dimension and periodicity of FSS, according the pre-fractal element applied on the surface. The analysis of the fractal dimension s influence on the resonant properties of a FSS is a new contribution in relation to researches about microwave devices that use fractal geometry. Due to its own characteristics and the geometric shape of the Peano pre-fractal elements, the reconfiguration possibility of these structures is also investigated and discussed. This thesis also approaches, the construction of efficient selective filters with new configurations of teragons pre-fractal patches, proposed to control the WLAN coverage in indoor environments by rejecting the signals in the bands of 2.4~2.5 GHz (IEEE 802.11 b) and 5.0~6.0 GHz (IEEE 802.11a). The FSSs are initially analyzed through simulations performed by commercial software s: Ansoft DesignerTM and HFSSTM. The fractal design methodology is validated by experimental characterization of the built prototypes, using alternatively, different measurement setups, with commercial horn antennas and microstrip monopoles fabricated for low cost measurements

Otimização de superfícies seletivas de frequência com elementos pré-fractais utilizando rede neural MLP e algoritmos de busca populacional

This thesis describes design methodologies for frequency selective surfaces (FSSs) composed of periodic arrays of pre-fractals metallic patches on single-layer dielectrics (FR4, RT/duroid). Shapes presented by Sierpinski island and T fractal geometries are exploited to the simple design of efficient band-stop spatial filters with applications in the range of microwaves. Initial results are discussed in terms of the electromagnetic effect resulting from the variation of parameters such as, fractal iteration number (or fractal level), fractal iteration factor, and periodicity of FSS, depending on the used pre-fractal element (Sierpinski island or T fractal). The transmission properties of these proposed periodic arrays are investigated through simulations performed by Ansoft DesignerTM and Ansoft HFSSTM commercial softwares that run full-wave methods. To validate the employed methodology, FSS prototypes are selected for fabrication and measurement. The obtained results point to interesting features for FSS spatial filters: compactness, with high values of frequency compression factor; as well as stable frequency responses at oblique incidence of plane waves. This thesis also approaches, as it main focus, the application of an alternative electromagnetic (EM) optimization technique for analysis and synthesis of FSSs with fractal motifs. In application examples of this technique, Vicsek and Sierpinski pre-fractal elements are used in the optimal design of FSS structures. Based on computational intelligence tools, the proposed technique overcomes the high computational cost associated to the full-wave parametric analyzes. To this end, fast and accurate multilayer perceptron (MLP) neural network models are developed using different parameters as design input variables. These neural network models aim to calculate the cost function in the iterations of population-based search algorithms. Continuous genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), and bees algorithm (BA) are used for FSSs optimization with specific resonant frequency and bandwidth. The performance of these algorithms is compared in terms of computational cost and numerical convergence. Consistent results can be verified by the excellent agreement obtained between simulations and measurements related to FSS prototypes built with a given fractal iteration

Arranjos Log-Periódicos Compactos em Microfita com Elementos Fractais de Koch

This work aims to present how the application of fractal geometry to the elements of a log-periodic array can become a good alternative when one wants to reduce the size of the array. Two types of log-periodic arrays were proposed: one with fed by microstrip line and other fed by electromagnetic coupling. To the elements of these arrays were applied fractal Koch contours, at two levels. In order to validate the results obtained some prototypes were built, which were measured on a vector network analyzer and simulated in a software, for comparison. The results presented reductions of 60% in the total area of the arrays, for both types. By analyzing the graphs of return loss, it was observed that the application of fractal contours made different resonant frequencies appear in the arrays. Furthermore, a good agreement was observed between simulated and measured results. The array with feeding by electromagnetic coupling presented, after application of fractal contours, radiation pattern with more smooth forms than the array with feeding by microstrip line

Análise tridimensional de esforços em elementos rompedores de semeadoras de plantio direto

As informações da avaliação de mecanismos de abertura de sulco de semeadoras de plantio direto auxiliam as empresas no dimensionamento de ferramentas rompedoras do solo, que buscam menor requerimento energético. Este trabalho foi realizado num solo classificado como Latossolo Vermelho com o objetivo de avaliar tridimensionalmente os esforços dos mecanismos de abertura de sulco de semeadoras adubadoras de plantio direto. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com cinco tratamentos, sendo cinco mecanismos de abertura de sulco (disco liso - DL, disco corrugado - DC, disco ondulado - DO, disco duplo - DD e haste sulcadora - H). Para mensurar os esforços dos mecanismos de abertura de sulco, foi utilizado um dinamômetro com sensibilidade nas direções horizontal, transversal e vertical e no momento fletor e torsor. A avaliação mostrou que a interação entre mecanismos de abertura de sulco e carga vertical não foi significativa, entretanto os fatores foram significativos quando analisados individualmente. O resultado individual dos mecanismos de abertura de sulco mostrou que o disco ondulado proporcionou maior área de mobilização do solo, a haste sulcadora apresentou o menor valor de força vertical e o disco duplo e a haste sulcadora obtiveram o menor esforço horizontal.

Efeito da inclinação do plano de terra para antenas de microfita multicamadas com elementos parasitas fractais

This work presents the analysis of an antenna of fractal microstrip of Koch with dielectric multilayers and inclinations in the ground plane, whose values of the angles are zero degree (without inclinations), three, seven and twelve degrees. This antenna consists of three dielectric layers arranged vertically on each other, using feeding microstrip line in patch 1, of the first layer, which will feed the remaining patches of the upper layers by electromagnetic coupling. The objective of this work is to analyze the effects caused by increase of the angle of inclination of the ground plane in some antenna parameters such as return loss, resonant frequency, bandwidth and radiation pattern. The presented results demonstrate that with the increase of the inclination angle it is possible to get antennas with characteristics multiband, with bigger bandwidth, and improving the impedance matching for each case analyzed, especially the larger angle

Condicionadores químicos do solo e seus efeitos sobre os Índices físicos

Dois condicionadores químicos, a carboximetilcelulose, nas dosagens de 0,1% e 0,25% em relação ao peso do solo seco, e o silicato de sódio, de relação sílica-álcali igual a 3,2, a 0,6% e 1,2% em peso, foram pesquisados quanto aos seus efeitos sobre os índices físicos dos solos argiloso e barro arenoso empregados neste trabalho. Os dados obtidos foram estatisticamente analisados e os resultados permitiram que se chegassem a algumas conclusões. O tratamento 0,25% de carboximetilcelulose diminuiu o peso específico aparente seco e aumentou, consequentemente, o índice de vazios e porosidade dos solos estudados. O efeito dos tratamentos 1,2% de silicato de sódio e 0,1% de carboximetilcelulose sobre o peso específico aparente seco dos solos argilosos e barro arenoso, respectivamente, foi semelhante ao do tratamento 0,25% de carboximetilcelulose.

Otimização Topológica com Termo-elasticidade Utilizando Elementos Tri3

This work proposes a formulation for optimization of 2D-structure layouts submitted to mechanic and thermal shipments and applied an h-adaptive filter process which conduced to computational low spend and high definition structural layouts. The main goal of the formulation is to minimize the structure mass submitted to an effective state of stress of von Mises, with stability and lateral restriction variants. A criterion of global measurement was used for intents a parametric condition of stress fields. To avoid singularity problems was considerate a release on the stress restriction. On the optimization was used a material approach where the homogenized constructive equation was function of the material relative density. The intermediary density effective properties were represented for a SIMP-type artificial model. The problem was simplified by use of the method of finite elements of Galerkin using triangles with linear Lagrangian basis. On the solution of the optimization problem, was applied the augmented Lagrangian Method, that consists on minimum problem sequence solution with box-type restrictions, resolved by a 2nd orderprojection method which uses the method of the quasi-Newton without memory, during the problem process solution. This process reduces computational expends showing be more effective and solid. The results materialize more refined layouts with accurate topologic and shape of structure definitions. On the other hand formulation of mass minimization with global stress criterion provides to modeling ready structural layouts, with violation of the criterion of homogeneous distributed stress