[pt] Neste trabalho apresenta-se a formulação e implementação de um modelo bidimensional de elementos finitos para análise estática, isotérmica, linear elástica de cascas finas tridimensionais isotrópicas submetidas à carregamentos gerais. A Geometria e o campo associado de deslocamentos do elemento quadrilateral proposto são representados por número variável de 4 a 16 pontos nodais definidos na superfície mediana de casca. O modelo emprega a formulação isoparamétrica, e a cinemática de deformação da casca é representada por três graus-de-liberdade à translação, definidos na superfície mediana do elemento. A partir da condição de que segmentos inicialmente retos e perpendiculares à superfície mediana da casca, permanecem retos, normais e inextensíveis durante e após o processo de deformação – teoria de LOVE para cascas finas – as rotações são definidas nas direções de curvatura principais da casca com os graus-de-liberdade à translação. As condições de contorno de continuidade da rotação da normal à casca entre elementos ou de nulidade da rotação no contorno de um elemento, devido à fixação, são garantidos utilizando-se o Método de Penalidades. No estado plano de deformação considerado os mecanismos de flexão e distensão da casca são associadas às direções das curvaturas principais em cada ponto da superfície mediana, devido à simplicidade da expressão analítica das equações de compatibilidade geométrica. Soluções numéricas para algumas estruturas, utilizando o modelo proposto, são comparadas com outros resultados analíticos e/ou numéricos disponíveis na literatura, demonstrando a aplicabilidade do elemento na representação de cascas finas tridimensionais utilizando apenas graus-de-liberdade à translação. / [en] The formulation of a simple but effective bi dimensional isoparametric displacemnet –based element for 3/D thin shell analysis is presented. The geometry and displacement fields are approximated using cubic interpolation functions defined on the shell mid –surface and represented by three spatial coordinates and three displacements only. The element Kinematics incorporates membrane and bending strain components with the assumption of zero transverse shear deformations being imposed in both shell curvature principal directions. This condition allows formulation of the element without using rotation as an independent degree-of-freedom, but the continuity conditions between two adjoining elements or the fixity condition between an element and a rigid wall are modeled by using a penalty procedure to enforce the boundary conditions on the local coordinate derivatives in the element mid-surface radial displacements. The element formulation has been implemented and the results of various sample analyses are given in order to illustrate the effectiveness of the proposed model in handling typical engineering shell analysis.

Com o objetivo de avaliar a substituição da FDN do bagaço de cana-de-açúcar in natura (BIN) pela FDN da casca de soja (CS) em dietas com alta proporção de concentrado para cordeiros confinados, foram realizados três experimentos: desempenho animal (Experimento I), digestibilidade dos nutrientes no trato digestivo total (Experimento II) e comportamento ingestivo (Experimento III). O Experimento I consistiu de um arranjo fatorial, onde foram utilizados 60 cordeiros da raça Santa Inês (peso vivo de 16,4 ± 0,3 kg e idade de 67 ± 2 ) dias em um delineamento experimental de blocos casualizados com 5 tratamentos e seis repetições. Os tratamentos utilizados foram: 100C (100% de concentrado), BIN14 (95% de concentrado e 5% de BIN), BIN18 (90% de concentrado e 10% de BIN), CS14 (92% de concentrado e 8% de CS) e CS18 (88% de concentrado e 12% de CS). As dietas foram formuladas para serem isoprotéicas e os teores de BIN e CS ajustados para que os valores de FDN fossem os mesmos entre as dietas BIN14 e CS14 (14%) e entre as dietas BIN18 e CS18 (18%). As dietas contendo CS proporcionaram maior (P=0,07) ganho de peso diário do que as dietas contendo BIN e os cordeiros alimentados com a dieta 100C apresentaram menor (P=0,09) consumo de matéria seca por peso metabóico do que os alimentados com as dietas que continham alguma fonte de fibra (BIN ou CS). Não foi observada diferença (P>0,10) na conversão alimentar. Observou-se uma interação (P<0,07) (Teor x Fonte) para o rendimento de carcaça quente e fria, onde as dietas com 14% FDN apresentaram desempenhos semelhantes, porém, a CS foi superior ao BIN nas dietas contendo 18% FDN. No Experimento II, foram utilizados cinco borregos da raça Santa Inês (35,6 kg PV e com idade de 5,5 meses) em um delineamento em quadrado latino 5 x 5. Os tratamentos utilizados foram os mesmos do Experimento I. As dietas que continham alguma das fontes de fibra promoveram maiores (P<0,05) consumos de matéria seca (MS), matéria orgânica (MO) e da FDN que a dieta 100C. Além disso, foi observado efeito das fontes de fibra sobre o consumo de FDN (P<0,025) e na digestibilidade dos nutrientes (P<0,001), onde a CS promoveu maior digestibilidade da MS, MO e da FDN que o BIN. No Experimento III, foram utilizados os mesmos animais e o mesmo delineamento experimental do Experimento I. As dietas contendo alguma das fontes de fibra promoveram maiores (P<0,05) tempos de ingestão, ruminação e mastigação (minutos/dia e minutos/g de FDN) que a dieta 100C. Ao se comparar as fontes de FDN, verificou-se que o BIN proporcionou maior (P<0,0001) atividade de ruminação que a CS (minutos/dia e minutos/g de FDN). Os teores de FDN interagiram com as fontes nos tempos despendidos para ingestão (P<0,002) e na atividade de mastigação (P<0,03) em minutos/dia e minutos/g de FDN, sendo que o BIN apresentou maiores resultados que a CS em ambos os teores (14 ou 18% FDN). A CS proporcionou melhores ganhos de peso e digestibilidade aparente dos nutrientes do que o BIN, apesar dos resultados indicarem que a FDN da CS possui apenas 14% da efetividade física do BIN. Entretanto, o BIN estimulou a ruminação e mastigação de cordeiros recebendo dietas com alta proporção de concentrado. / Three trials were conduced to evaluate the replacement of sugar cane bagasse (SB) by soybean hulls (SH) as NDF source on lambs fed a high grain feedlot diet. A performance trial (Trial I) with 60 Santa Ines ram lambs (16.4 kg BW and 67 days old), was conduced on a factorial arrangement, in a complete randomized block design, with 5 treatments and six replications. The treatments were: 100C (all concentrate diet), SB14 (95% concentrate and 5% SB), SB18 (90% concentrate and 10% SB), SH14 (92% concentrate and 8% SH) and SH18 (88% concentrate and 12% SH). Diets were isoproteic, and the levels of NDF were adjusted to be 14% (SB14 and SH14) or 18% (SB18 and SH18) for both NDF sources. Animals on SH diets had higher ADG (P=0.07) than animals on SB. 100C diet decreased (P=0.09) dry matter intake (PV 0.75 ) compared to diets containing fiber sources (SB or SH). There was no difference (P>0.10) on feed conversion. An interaction (P<0.07) among NDF source and level was observed for the hot and cold carcasses yields. SH at 18% NDF had higher carcasses yields than SB at the same NDF level. On digestibilty trial (Trial II), five Santa Ines ram lambs (35.6 kg BW and 172 days old), were used in a 5 x 5 Latin square design. Experimental treatments were the same as those used on Trial I. Diets with fiber sources (SH or SB) increased (P<0.05) dry matter (DM), organic matter (OM) and NDF intakes compared to 100C diet. NDF intake (P<0.025) and nutrient digestibilities (P<0.001) were affected by fiber sources, with improved DM, OM and NDF digestibilities for SH treatments compared to SB. During the Trial I a behavioral evaluation (Trial III) was performed. Diets containing fiber sources had an increased (P<0.05) eating, ruminating and chewing times (minutes/day and minutes/g NDF) compared to 100C diet. SB increased (P<0.0001) the rumination activity in relation to SH (minutes/day and minutes/g NDF). There were interactions of NDF levels and sources for time spent feeding (P<0.002) and chewing activities (P<0.03) (minutes/day and minutes/g NDF), where higher for SB in both NDF levels (14 or 18%). SH resulted in higher weight gain and nutrient digestibilities than SB, although, the results indicate that NDF from SH has only 14% of physical effectiveness of SB. However, SB improved rumination and chewing activities when lambs were fed high grain diets.

Os objetivos deste experimento foram avaliar os efeitos da substituição do milho e do feno de coastcross pela casca de soja (CS) no desempenho e comportamento ingestivo de cabras em lactação e na digestibilidade dos nutrientes das rações e parâmetros ruminais de borregos Santa Inês. Foram realizados quatro experimentos. Experimento 1: Oito cabras foram alojadas em baias tipo tie stall e distribuídas em um delineamento de quadrado latino duplo 4x4, com duração de cada período de 16 dias, sendo 12 dias para adaptação às rações experimentais e quatro dias para colheita das amostras. Os animais foram alimentados com dietas compostas por 40% de volumoso e 60% de concentrado. A CS substituiu o milho em 0, 20, 40 e 60%, da matéria seca (MS). Não houve efeito (P>0,05) no consumo de MS, produção de leite e no comportamento ingestivo, contudo, o teor de gordura no leite aumentou (P<0,05) com a inclusão da CS na ração. Experimento 2: Quatro borregos foram alojados em gaiolas metálicas para ensaio de metabolismo e distribuídos em delineamento experimental quadrado latino 4x4. Os períodos foram de 14 dias, sendo 10 dias para a adaptação dos animais às rações experimentais e 4 dias para colheita das amostras. Os tratamentos e as dietas foram semelhantes ao Experimento 1. Não houve efeito (P>0,05) da substituição do milho pela CS para o consumo e digestibilidade da MS. No entanto, ocorreu diminuição (P<0,05) da concentração de propionato no rúmen e aumento (P<0,05) da digestibilidade da fibra em detergente neutro (FDN), do pH ruminal e da concentração de acetato. Experimento 3: Trinta e seis cabras foram alojadas em baias tipo tie stall e distribuídas em delineamento experimental de blocos completos casualizados pelo período de oito semanas. As cabras foram alimentadas com dietas compostas por 50% de volumoso e 50% de concentrado e com o mesmo teor de FDN. A CS substituiu o feno de coastcross em 0, 33, 67 ou 100% da MS. O consumo de MS e FDN apresentaram efeito quadrático (P<0,05). A produção de leite e a variação do peso corporal não foram alteradas (P>0,05), porém a concentração de gordura aumentou (P<0,05) e os tempos gastos com ruminação e mastigação decresceram (P<0,05) com a inclusão da CS na dieta. Experimento 4: Dezesseis borregos foram alojados em gaiolas metálicas para ensaio de metabolismo e distribuídos em delineamento experimental blocos completos casualizados. O experimento teve duração de 14 dias, sendo 10 dias para a adaptação dos animais às rações experimentais e 4 dias para colheita das amostras. Os tratamentos e as dietas foram semelhantes ao Experimento 3. O consumo de MS e FDN apresentaram efeito quadrático (P<0,05) quando foi adicionada CS na dieta. Entretanto, observou-se aumento (P<0,05) da digestibilidade da MS e FDN, enquanto a concentração de ácidos graxos de cadeia curta, acetato e propionato não se alteraram (P>0,05) e o pH ruminal diminuiu (P<0,05). A CS pode substituir parcialmente o milho ou o feno de coastcross sem prejudicar o desempenho ou o metabolismo dos nutrientes de pequenos ruminantes. / The objectives of this experiment were to determine the effects of replacing corn and coastcross hay by soybean hulls (SH) on performance and ingestive behavior in lactating goats and nutrient apparent digestibility and ruminal measures in ram lambs. Experiment 1: Eight goats were housed in a tie stall and used in a two 4 x4 Latin square design conducted concurrently. Each experimental period consisted of 16 d; the first 12 d were used to adapt the goats to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. Animals were fed a 40:60 (concentrate:roughage ratio). Soybean hulls replaced corn by 0%, 20%, 40% or 60% on a dry matter (DM) basis. Dry matter ground intake (DMI), milk yield and ingestive behavior were not affected (P>0.05) by replacing corn by soybean hulls. However, milk fat concentration increased (P<0.05) with soybean hulls inclusion. Experiment 2: Four ram lambs were placed individually in metabolism crates and assigned to a 4 x 4 Latin square design. The experimental period consisted of 14 d; the first 10 d were used to adapt the lambs to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. The treatments and diets were the same as in Experiment 1. Dry matter intake and digestibility were not affected (P>0.05) by replacing ground corn by soybean hulls. Nevertheless, propionate concentration decreased (P<0.05) while neutral detergent fiber (NDF) intake and digestibility, ruminal pH and acetate concentration increased (P<0.05) with soybean hulls inclusion. Experiment 3: Thirty-six goats were assigned to a complete randomized block design and housed in a tie stall for a period of 8 weeks. Goats were fed a 50:50 (concentrate:roughage ratio) with similar amount of NDF. Soybean hulls replaced hay by 0%, 33%, 67% or 100% on a DM basis. Dry matter and NDF intake showed a quadratic response (P>0.05). Milk yield and body weight change didnt differ (P<0.05), however milk fat concentration increased (P>0.05) while time spent with rumination and chewing decreased (P>0.05), when SH were added to the diet. Experiment 4: Sixteen ram lambs were housed individually in metabolism crates and assigned to a complete randomized block design. The experimental period consisted of 14 d; the first 10 d were used to adapt the lambs to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. The treatments and diets were the same used in Experiment 4. DMI and NDF intake showed a quadratic effect (P<0.05) when SH were added to the diet. However, DM and NDF digestibility increased (P<0.05) while short-chain fatty acids, acetate and propionate concentration, didnt change (P>0.05) and ruminal pH decreased (P<0.05). SH can partially replace corn or coastcross hay with no detrimental effects on performance or nutrient metabolism in small ruminants.

O objetivo central deste trabalho é implementar modelos constitutivos hiperelásticos não lineares em um código computacional que faz análise não linear geométrica de cascas. São necessários, para este propósito, conceitos sobre álgebras linear e tensorial, cinemática, deformação, tensão, balanços, princípios variacionais, métodos numéricos e hiperelasticidade. Tal programa usa a formulação Lagrangiana posicional, o método dos elementos finitos, o princípio dos trabalhos virtuais e o método iterativo de Newton-Raphson para solução das equações não lineares. O elemento finito de casca possui dez nós, sete parâmetros por nó e variação linear da deformação ao longo da espessura. Para dedução dos novos modelos usou-se a decomposição multiplicativa do gradiente da função mudança de configuração, o tensor deformação de Green-Lagrange e o tensor da tensão de Piola-Kirchhoff de segunda espécie. O código desenvolvido foi usado em simulações de diversos exemplos e apresentou boa precisão na análise mecânica de polímeros naturais altamente deformáveis. A ocorrência do fenômeno travamento não se manifestou nas análises realizadas. A presente pesquisa confirmou outros trabalhos, reforçou a necessidade de se usar modelos hiperelásticos não lineares para simular o comportamento mecânico de polímeros naturais e apresentou resultados condizentes com dados experimentais existentes na literatura científica e às respectivas soluções analíticas. / The main objective of this work is to implement nonlinear hyperelastic constitutive models in a computational code of geometrically nonlinear analysis of shells. For this purpose, concepts of linear and tensor algebras, kinematics, strain, stress, balances, variational principles, numerical methods and hyperelasticity are necessary. Such program uses the positional Lagrangian formulation, the finite element method, the principle of virtual work and the iterative method of Newton-Raphson for the solution of the nonlinear equations. The shell finite element has ten nodes, seven parameters per node and presents linear variation of the strain along the thickness. To achieve the new constitutive models the multiplicative decomposition of the deformation gradient, the Green-Lagrange strain tensor and the second Piola-Kirchhoff stress tensor are used. The developed code is tested for simulations of various examples and presents good accuracy in the mechanical analysis of highly deformable natural rubber. The locking phenomena didn\'t appear in the proposed analysis. The present research confirms other works, corroborates the need of using nonlinear hyperelastic models to simulate the mechanical behavior of natural rubber and presents suitable results when compared to existent experimental data of the scientific literature and to the respective analytical solutions.

O objetivo central deste trabalho é implementar modelos constitutivos hiperelásticos não lineares em um código computacional que faz análise não linear geométrica de cascas. São necessários, para este propósito, conceitos sobre álgebras linear e tensorial, cinemática, deformação, tensão, balanços, princípios variacionais, métodos numéricos e hiperelasticidade. Tal programa usa a formulação Lagrangiana posicional, o método dos elementos finitos, o princípio dos trabalhos virtuais e o método iterativo de Newton-Raphson para solução das equações não lineares. O elemento finito de casca possui dez nós, sete parâmetros por nó e variação linear da deformação ao longo da espessura. Para dedução dos novos modelos usou-se a decomposição multiplicativa do gradiente da função mudança de configuração, o tensor deformação de Green-Lagrange e o tensor da tensão de Piola-Kirchhoff de segunda espécie. O código desenvolvido foi usado em simulações de diversos exemplos e apresentou boa precisão na análise mecânica de polímeros naturais altamente deformáveis. A ocorrência do fenômeno travamento não se manifestou nas análises realizadas. A presente pesquisa confirmou outros trabalhos, reforçou a necessidade de se usar modelos hiperelásticos não lineares para simular o comportamento mecânico de polímeros naturais e apresentou resultados condizentes com dados experimentais existentes na literatura científica e às respectivas soluções analíticas. / The main objective of this work is to implement nonlinear hyperelastic constitutive models in a computational code of geometrically nonlinear analysis of shells. For this purpose, concepts of linear and tensor algebras, kinematics, strain, stress, balances, variational principles, numerical methods and hyperelasticity are necessary. Such program uses the positional Lagrangian formulation, the finite element method, the principle of virtual work and the iterative method of Newton-Raphson for the solution of the nonlinear equations. The shell finite element has ten nodes, seven parameters per node and presents linear variation of the strain along the thickness. To achieve the new constitutive models the multiplicative decomposition of the deformation gradient, the Green-Lagrange strain tensor and the second Piola-Kirchhoff stress tensor are used. The developed code is tested for simulations of various examples and presents good accuracy in the mechanical analysis of highly deformable natural rubber. The locking phenomena didn\'t appear in the proposed analysis. The present research confirms other works, corroborates the need of using nonlinear hyperelastic models to simulate the mechanical behavior of natural rubber and presents suitable results when compared to existent experimental data of the scientific literature and to the respective analytical solutions.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-02-04T20:56:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-02-05T09:48:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-05T09:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present study aims to investigate the influence of uncertainties in physical and geometric parameters to obtain the load parametric instability of cylindrical shell, using the Galerkin method with the stochastic polynomial Hermite-Caos. The nonlinear equations of motion of the cylindrical shell are deduced from their functional power considering the strain field proposed by Donnell´s nonlinear shallow shell theory. The uncertainties are considered as random parameters with probability density function known in the partial differential equation of motion of the cylindrical shell, which it becomes a stochastic partial differential equation due to the presence of randomness. First, the discretization of the stochastic problem is performed using the stochastic Galerkin method together with polynomial Hermite-Chaos, to transform the stochastic partial differential equation into a set of equivalent deterministic partial differential equations, which take into account the randomness of the system. Then, the discretization of the lateral field displacement is made by a perturbation procedure, indicating the nonlinear vibration modes which couple to the linear vibration mode. The set of partial differential equations is transformed into a deterministic system of equations deterministic ordinary second order in time. Uncertainty is considered in one of its parameters: the Young modulus, thickness and amplitude of initial geometric imperfection. Then we analyze the influence of randomness in two parameters simultaneously: the thickness and the Young modulus. Once obtained the system of ordinary differential equations deterministic containing the randomness of the parameters, the integration over discrete time system is made from the Runge- Kutta fourth order to obtain results as the time response, bifurcation diagrams and boundaries of instability which are compared with deterministic analysis, indicating that polynomial Hermite-Chaos is a good numerical tool for predicting the load parametric instability without the need to perform a process of sampling. / O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de incertezas nos parâmetros físicos e geométricos para a determinação da carga de instabilidade paramétrica da casca cilíndrica, utilizando o método de Galerkin Estocástico juntamente com o polinômio de Hermite-Caos. As equações não-lineares de movimento da casca cilíndrica são deduzidas a partir de seus funcionais de energia considerando o campo de deformações proposto pela teoria não linear de Donnell para cascas esbeltas. As incertezas são consideradas como parâmetros aleatórios com função de densidade de probabilidade conhecida na equação diferencial parcial de movimento da casca cilíndrica, que passa a ser uma equação diferencial parcial estocástica devido à presença da aleatoriedade. Primeiramente, faz-se a discretização do problema estocástico utilizando o método de Galerkin Estocástico juntamente com o polinômio de Hermite-Caos, para transformar a equação diferencial parcial estocástica em um conjunto de equações diferenciais parciais determinísticas equivalentes, que levem em consideração a aleatoriedade do sistema. Em seguida, apresenta-se a discretização do campo de deslocamentos laterais através do Método da Perturbação, indicando os modos não-lineares de vibração que se acoplam ao modo linear de vibração, para que o conjunto de equações diferenciais parciais determinísticas seja transformado em um sistema de equações ordinárias determinísticas de segunda ordem no tempo. A incerteza é considerada inicialmente em apenas um de seus parâmetros: no módulo de elasticidade, na espessura e na amplitude da imperfeição geométrica inicial. Em seguida, analisa-se a influência de aleatoriedades em dois parâmetros simultaneamente, sendo eles: a espessura e o módulo de elasticidade. Uma vez obtido o sistema de equações diferenciais ordinárias determinísticas que contêm as aleatoriedades dos parâmetros, a integração ao longo do tempo do sistema discretizado é feita a partir do método de Runge-Kutta de quarta ordem, obtendo-se resultados como resposta no tempo, diagramas de bifurcação e fronteiras de instabilidade, que são comparados com análises determinísticas, indicando que o polinômio de Hermite-Caos é uma boa ferramenta numérica para prever a carga de instabilidade paramétrica sem a necessidade de se realizar um processo de amostragens.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-03-27T12:06:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Vitor Escher Martins - 2014.pdf: 13588446 bytes, checksum: 9cceb42b5d24095bc392dc37f17c9386 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-27T15:28:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Vitor Escher Martins - 2014.pdf: 13588446 bytes, checksum: 9cceb42b5d24095bc392dc37f17c9386 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T15:28:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Vitor Escher Martins - 2014.pdf: 13588446 bytes, checksum: 9cceb42b5d24095bc392dc37f17c9386 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Over the years, fiber-reinforced composite laminated shells have been widely used as structural components in several engineering areas and industrial applications. These structures can been subjected to extreme working conditions, either by a fluid structure interaction or even by both dynamic external load and thermal load that provides additional compressive stresses acting along the shell. In the present work, the nonlinear dynamic behavior and stability of fluid-filled laminated cylindrical shells under both thermal and lateral loads is investigated. To model the shell the nonlinear Amabili-Reddy Higher-Order Shear Deformation Theory is applied, the hydrodynamic pressure of the fluid is model by the potential flow theory and a linear temperature distribution is proposed along the thickness of the shells. Classical shells theories, which neglect shear deformation and rotary inertia, give inaccurate analysis results for moderately thick laminated shells. Due to this limitation, higher-order shear deformation theories can represent better the kinematics behavior and can yield more accurate interlaminar stress.To discretize the shell a 23 d.o.f. displacement field is used containing the axial, circumferential, lateral displacements, rotations as well as the coefficients to consider the shear effect. The Ritz method is applied in order to obtain a set of nonlinear ordinary differential equations of motions, which are in turn solved by the Runge-Kutta method. The obtained resonance curves and bifurcation diagrams show the great influence of both laminated material and the temperature on the nonlinear behavior of the shells. / Ao longo dos anos cascas cilíndricas laminadas reforçadas com fibras têm sido amplamente utilizadas como componentes estruturais em diversas áreas da engenharia e aplicações industriais. Durante sua vida operacional, essas estruturas são constantemente submetidas às extremas condições de trabalho, seja em função da interação fluido- estrutura, cargas externas dinâmicas ou mesmo por cargas térmicas que produzem tensões adicionais de compressão sobre a superfície da casca. Neste trabalho será investigado o comportamento dinâmico não linear de cascas cilíndricas laminadas com a presença de um meio fluido em repouso no interior da casca, além de se estudar a influência de esforços laterais dinâmicos solicitantes, juntamente com a variações de temperatura. A teoria de Amabili-Reddy de deformação por cisalhamento de ordem superior é utilizada para modelar o comportamento mecânico dos esforços e deformações da casca, garantindo assim, uma melhor distribuição das tensões interlaminares, ou seja, ao longo de sua direção radial. A análise é realizada para cascas simplesmente apoiadas, em que são consideradas três expansões de deslocamento, respectivamente nas direções longitudinal, circunferencial e radial, além de duas expansões para as rotações da linha neutra nos planos xz z, discretizando o problema em 23 graus de liberdade. O método de Ritz é aplicado para a obtenção do sistema de equações de movimento não linear (EDO), além do método de Runge-Kutta de 4º Ordem e o método de Força Bruta que são utilizados para se investigar o comportamento dinâmico das análises em questão.

Os objetivos deste experimento foram avaliar os efeitos da substituição do milho e do feno de coastcross pela casca de soja (CS) no desempenho e comportamento ingestivo de cabras em lactação e na digestibilidade dos nutrientes das rações e parâmetros ruminais de borregos Santa Inês. Foram realizados quatro experimentos. Experimento 1: Oito cabras foram alojadas em baias tipo tie stall e distribuídas em um delineamento de quadrado latino duplo 4x4, com duração de cada período de 16 dias, sendo 12 dias para adaptação às rações experimentais e quatro dias para colheita das amostras. Os animais foram alimentados com dietas compostas por 40% de volumoso e 60% de concentrado. A CS substituiu o milho em 0, 20, 40 e 60%, da matéria seca (MS). Não houve efeito (P>0,05) no consumo de MS, produção de leite e no comportamento ingestivo, contudo, o teor de gordura no leite aumentou (P<0,05) com a inclusão da CS na ração. Experimento 2: Quatro borregos foram alojados em gaiolas metálicas para ensaio de metabolismo e distribuídos em delineamento experimental quadrado latino 4x4. Os períodos foram de 14 dias, sendo 10 dias para a adaptação dos animais às rações experimentais e 4 dias para colheita das amostras. Os tratamentos e as dietas foram semelhantes ao Experimento 1. Não houve efeito (P>0,05) da substituição do milho pela CS para o consumo e digestibilidade da MS. No entanto, ocorreu diminuição (P<0,05) da concentração de propionato no rúmen e aumento (P<0,05) da digestibilidade da fibra em detergente neutro (FDN), do pH ruminal e da concentração de acetato. Experimento 3: Trinta e seis cabras foram alojadas em baias tipo tie stall e distribuídas em delineamento experimental de blocos completos casualizados pelo período de oito semanas. As cabras foram alimentadas com dietas compostas por 50% de volumoso e 50% de concentrado e com o mesmo teor de FDN. A CS substituiu o feno de coastcross em 0, 33, 67 ou 100% da MS. O consumo de MS e FDN apresentaram efeito quadrático (P<0,05). A produção de leite e a variação do peso corporal não foram alteradas (P>0,05), porém a concentração de gordura aumentou (P<0,05) e os tempos gastos com ruminação e mastigação decresceram (P<0,05) com a inclusão da CS na dieta. Experimento 4: Dezesseis borregos foram alojados em gaiolas metálicas para ensaio de metabolismo e distribuídos em delineamento experimental blocos completos casualizados. O experimento teve duração de 14 dias, sendo 10 dias para a adaptação dos animais às rações experimentais e 4 dias para colheita das amostras. Os tratamentos e as dietas foram semelhantes ao Experimento 3. O consumo de MS e FDN apresentaram efeito quadrático (P<0,05) quando foi adicionada CS na dieta. Entretanto, observou-se aumento (P<0,05) da digestibilidade da MS e FDN, enquanto a concentração de ácidos graxos de cadeia curta, acetato e propionato não se alteraram (P>0,05) e o pH ruminal diminuiu (P<0,05). A CS pode substituir parcialmente o milho ou o feno de coastcross sem prejudicar o desempenho ou o metabolismo dos nutrientes de pequenos ruminantes. / The objectives of this experiment were to determine the effects of replacing corn and coastcross hay by soybean hulls (SH) on performance and ingestive behavior in lactating goats and nutrient apparent digestibility and ruminal measures in ram lambs. Experiment 1: Eight goats were housed in a tie stall and used in a two 4 x4 Latin square design conducted concurrently. Each experimental period consisted of 16 d; the first 12 d were used to adapt the goats to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. Animals were fed a 40:60 (concentrate:roughage ratio). Soybean hulls replaced corn by 0%, 20%, 40% or 60% on a dry matter (DM) basis. Dry matter ground intake (DMI), milk yield and ingestive behavior were not affected (P>0.05) by replacing corn by soybean hulls. However, milk fat concentration increased (P<0.05) with soybean hulls inclusion. Experiment 2: Four ram lambs were placed individually in metabolism crates and assigned to a 4 x 4 Latin square design. The experimental period consisted of 14 d; the first 10 d were used to adapt the lambs to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. The treatments and diets were the same as in Experiment 1. Dry matter intake and digestibility were not affected (P>0.05) by replacing ground corn by soybean hulls. Nevertheless, propionate concentration decreased (P<0.05) while neutral detergent fiber (NDF) intake and digestibility, ruminal pH and acetate concentration increased (P<0.05) with soybean hulls inclusion. Experiment 3: Thirty-six goats were assigned to a complete randomized block design and housed in a tie stall for a period of 8 weeks. Goats were fed a 50:50 (concentrate:roughage ratio) with similar amount of NDF. Soybean hulls replaced hay by 0%, 33%, 67% or 100% on a DM basis. Dry matter and NDF intake showed a quadratic response (P>0.05). Milk yield and body weight change didnt differ (P<0.05), however milk fat concentration increased (P>0.05) while time spent with rumination and chewing decreased (P>0.05), when SH were added to the diet. Experiment 4: Sixteen ram lambs were housed individually in metabolism crates and assigned to a complete randomized block design. The experimental period consisted of 14 d; the first 10 d were used to adapt the lambs to the treatments and the remaining 4 d were used for data collection. The treatments and diets were the same used in Experiment 4. DMI and NDF intake showed a quadratic effect (P<0.05) when SH were added to the diet. However, DM and NDF digestibility increased (P<0.05) while short-chain fatty acids, acetate and propionate concentration, didnt change (P>0.05) and ruminal pH decreased (P<0.05). SH can partially replace corn or coastcross hay with no detrimental effects on performance or nutrient metabolism in small ruminants.

Com o objetivo de avaliar a substituição da FDN do bagaço de cana-de-açúcar in natura (BIN) pela FDN da casca de soja (CS) em dietas com alta proporção de concentrado para cordeiros confinados, foram realizados três experimentos: desempenho animal (Experimento I), digestibilidade dos nutrientes no trato digestivo total (Experimento II) e comportamento ingestivo (Experimento III). O Experimento I consistiu de um arranjo fatorial, onde foram utilizados 60 cordeiros da raça Santa Inês (peso vivo de 16,4 ± 0,3 kg e idade de 67 ± 2 ) dias em um delineamento experimental de blocos casualizados com 5 tratamentos e seis repetições. Os tratamentos utilizados foram: 100C (100% de concentrado), BIN14 (95% de concentrado e 5% de BIN), BIN18 (90% de concentrado e 10% de BIN), CS14 (92% de concentrado e 8% de CS) e CS18 (88% de concentrado e 12% de CS). As dietas foram formuladas para serem isoprotéicas e os teores de BIN e CS ajustados para que os valores de FDN fossem os mesmos entre as dietas BIN14 e CS14 (14%) e entre as dietas BIN18 e CS18 (18%). As dietas contendo CS proporcionaram maior (P=0,07) ganho de peso diário do que as dietas contendo BIN e os cordeiros alimentados com a dieta 100C apresentaram menor (P=0,09) consumo de matéria seca por peso metabóico do que os alimentados com as dietas que continham alguma fonte de fibra (BIN ou CS). Não foi observada diferença (P>0,10) na conversão alimentar. Observou-se uma interação (P<0,07) (Teor x Fonte) para o rendimento de carcaça quente e fria, onde as dietas com 14% FDN apresentaram desempenhos semelhantes, porém, a CS foi superior ao BIN nas dietas contendo 18% FDN. No Experimento II, foram utilizados cinco borregos da raça Santa Inês (35,6 kg PV e com idade de 5,5 meses) em um delineamento em quadrado latino 5 x 5. Os tratamentos utilizados foram os mesmos do Experimento I. As dietas que continham alguma das fontes de fibra promoveram maiores (P<0,05) consumos de matéria seca (MS), matéria orgânica (MO) e da FDN que a dieta 100C. Além disso, foi observado efeito das fontes de fibra sobre o consumo de FDN (P<0,025) e na digestibilidade dos nutrientes (P<0,001), onde a CS promoveu maior digestibilidade da MS, MO e da FDN que o BIN. No Experimento III, foram utilizados os mesmos animais e o mesmo delineamento experimental do Experimento I. As dietas contendo alguma das fontes de fibra promoveram maiores (P<0,05) tempos de ingestão, ruminação e mastigação (minutos/dia e minutos/g de FDN) que a dieta 100C. Ao se comparar as fontes de FDN, verificou-se que o BIN proporcionou maior (P<0,0001) atividade de ruminação que a CS (minutos/dia e minutos/g de FDN). Os teores de FDN interagiram com as fontes nos tempos despendidos para ingestão (P<0,002) e na atividade de mastigação (P<0,03) em minutos/dia e minutos/g de FDN, sendo que o BIN apresentou maiores resultados que a CS em ambos os teores (14 ou 18% FDN). A CS proporcionou melhores ganhos de peso e digestibilidade aparente dos nutrientes do que o BIN, apesar dos resultados indicarem que a FDN da CS possui apenas 14% da efetividade física do BIN. Entretanto, o BIN estimulou a ruminação e mastigação de cordeiros recebendo dietas com alta proporção de concentrado. / Three trials were conduced to evaluate the replacement of sugar cane bagasse (SB) by soybean hulls (SH) as NDF source on lambs fed a high grain feedlot diet. A performance trial (Trial I) with 60 Santa Ines ram lambs (16.4 kg BW and 67 days old), was conduced on a factorial arrangement, in a complete randomized block design, with 5 treatments and six replications. The treatments were: 100C (all concentrate diet), SB14 (95% concentrate and 5% SB), SB18 (90% concentrate and 10% SB), SH14 (92% concentrate and 8% SH) and SH18 (88% concentrate and 12% SH). Diets were isoproteic, and the levels of NDF were adjusted to be 14% (SB14 and SH14) or 18% (SB18 and SH18) for both NDF sources. Animals on SH diets had higher ADG (P=0.07) than animals on SB. 100C diet decreased (P=0.09) dry matter intake (PV 0.75 ) compared to diets containing fiber sources (SB or SH). There was no difference (P>0.10) on feed conversion. An interaction (P<0.07) among NDF source and level was observed for the hot and cold carcasses yields. SH at 18% NDF had higher carcasses yields than SB at the same NDF level. On digestibilty trial (Trial II), five Santa Ines ram lambs (35.6 kg BW and 172 days old), were used in a 5 x 5 Latin square design. Experimental treatments were the same as those used on Trial I. Diets with fiber sources (SH or SB) increased (P<0.05) dry matter (DM), organic matter (OM) and NDF intakes compared to 100C diet. NDF intake (P<0.025) and nutrient digestibilities (P<0.001) were affected by fiber sources, with improved DM, OM and NDF digestibilities for SH treatments compared to SB. During the Trial I a behavioral evaluation (Trial III) was performed. Diets containing fiber sources had an increased (P<0.05) eating, ruminating and chewing times (minutes/day and minutes/g NDF) compared to 100C diet. SB increased (P<0.0001) the rumination activity in relation to SH (minutes/day and minutes/g NDF). There were interactions of NDF levels and sources for time spent feeding (P<0.002) and chewing activities (P<0.03) (minutes/day and minutes/g NDF), where higher for SB in both NDF levels (14 or 18%). SH resulted in higher weight gain and nutrient digestibilities than SB, although, the results indicate that NDF from SH has only 14% of physical effectiveness of SB. However, SB improved rumination and chewing activities when lambs were fed high grain diets.

[pt] As cascas cilíndricas possuem aplicações em diversas áreas da engenharia. Nas últimas décadas tem se observado o surgimento de novos materiais e suas técnicas de produção, levando a novas aplicações em estruturas de cascas. Dentre estas, as cascas sanduíche e cascas com gradação funcional têm levado, em muitas aplicações, a um melhor desempenho estrutural associado a uma redução de peso. Este trabalho tem como objetivo estudar as frequências naturais e as cargas críticas de cascas sanduíche com faces de metal e núcleo de espuma metálica e cascas com gradação funcional, onde as características da espuma metálica variam ao longo da espessura levando a uma estrutura similar à da casca sanduíche. Esses resultados são comparados com aqueles de cascas isotrópicas homogêneas. Para tanto, é utilizada a teoria linear de Donnell, que é uma das mais empregadas para análise de cascas. Primeiramente, derivam-se as equações de movimento assim como as equações de equilíbrio crítico. Utilizando as soluções analíticas para uma casca simplesmente apoiada, obtêm-se as matrizes de massa, de rigidez e de rigidez geométrica, possibilitando o cálculo das frequências naturais e cargas críticas da casca sob compressão axial e pressão lateral. Através de uma análise paramétrica, os resultados mostram a influência da geometria da casca, da variação do material ao longo da espessura, do cisalhamento no núcleo e dos termos de inércia nas cargas críticas e frequências naturais. Os resultados também ressaltam a influência do núcleo de espuma metálica no aumento da capacidade de carga e redução de peso das cascas sanduíche e com gradação funcional. / [en] Cylindrical shells are used in several areas of engineering fields. In the last decades has been observed the emergence of new materials and their production techniques, leading to new applications in shell structures. Among these, the sandwich shells and shell with functionally graded materials have led, in many applications, to a better structural performance associated to a reduction of weight. This work aims to study the natural frequencies and the critical loads of sandwich shells with metal faces and metal foam core and functionally graded shells, where the characteristics of the metallic foam vary throughout the thickness leading to a structure similar to that of the sandwich shell. These results are compared with those of homogeneous isotropic shells. For this, the linear theory of Donnell, which is one of the most used for shell analysis, is here used. First, the equations of motion as well as the critical equilibrium equations are derived. Using the analytical solutions for a simply supported shell, the mass, stiffness and geometric stiffness matrices are obtained, allowing the calculation of the natural frequencies and critical loads of the shell under axial compression and lateral pressure. Through a parametric analysis, the results show the influence of the shell geometry, material variation along the shell thickness, shear deformation of the core and the inertia terms on the critical loads and natural frequencies. The results also highlight the influence of the metallic foam core in increasing the load bearing capacity and reducing the weight of the sandwich and functionally graded shells.