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Previous issue date: 2016-10-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Agricultural soil compaction is an issue that has been intensified over the last decades due to crop systems mechanization, driven by market’s competitiveness. Sugarcane is one of the main crops that is affected by this issue, mainly due to mechanized harvest and soil preparation for replanting. In order to mitigate soil compaction, it is essential to understand soil mechanical behavior, how machinery-based tension are spread through soil, and their consequences to soil structure. Mathematical models applied to this phenomenon are a great alternative and simply way to monitor and understand this process. Compaction models are divided into pseudo-analytical models, which come from Boussinesq equation, and numerical models, which use approximation methods such as finite element, finite difference, finite volume methods, etc. The aim of this study was to evaluate soil mechanical behavior after preparation under vehicle traffic in a sugarcane field, applying finite element method through numerical simulations assuming the elasticplastic model, CamCley Modified based on soil critical states theory. Governing equations of the studied issue are based on continuous media mechanics. Five axle configurations were evaluated for three different soil water content scenarios. The output variables were as follows: vertical stress distribution, porosity, pre-compression stress and displacement. It was possible to conclude that all vehicles caused additional compaction to the 0-20 cm layer. Soil water content was a determining factor to increase compaction risk. There was a significant increase in porosity in the region between wheels, which is the same as the crop root system concentration area. Vehicle traffic control within a cultivation plot is a great alternative to control compaction processes. / A compactação dos solos agrícolas é um problema que tem se agravado nas últimas décadas pela maior necessidade de mecanização das culturas, impulsionada pela competitividade do mercado. A cana-de-açúcar é uma das principais culturas que sofrem como esse problema, devido, principalmente pela colheita mecanizada e preparação do solo para replantio. Para minimizar o fenômeno da compactação é necessário entender o comportamento mecânico do solo, como se propaga as tensões causadas pelos maquinários, e suas consequências na estrutura do solo. Os modelos matemáticos aplicados ao fenômeno é uma ótima alternativa para monitorar e entender esse processo de forma simplificada. Os modelos de compactação podem ser divididos em modelos pseudoanalíticos, os quais originam da equação de Boussinesq, e modelos numéricos que empregam métodos aproximados tais como método dos elementos finitos, das diferenças
finitas, volumes finitos, e etc. Objetivou-se neste trabalho, avaliar o comportamento mecânico do solo após o preparo sob tráfego de veículos na cultura da cana-de-açúcar empregando o método de elementos finito em simulações numéricas considerando o modelo elástico-plástico, CamCley Modificado baseado na teoria dos estados críticos. As equações governantes do problema foram baseadas na mecânica dos meios contínuos.
Foram avaliadas 5 configurações de eixo para cenários de três umidades distintas. As variáveis de saída foram: distribuição da tensão vertical, porosidade, tensão de préadensamento e deslocamento. Foi possível concluir que todos os veículos causam compactação adicional na camada de 0-20 cm. A umidade foi determinante para aumento do risco de compactação. Houve um aumento significativo da porosidade na região entre rodas, área de maior concentração radicular da cultura. O controle do trafego de veículos dentro do talhão é uma ótima alternativa para controle do processo de compactação.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/7659 |
| Date | 20 October 2016 |
| Creators | SILVA, Raguiára Primo da |
| Contributors | ROLIM, Mário Monteiro, GOMES, Igor Fernandes, GOMES, Igor Fernandes, VASCONCELOS, Romero Falcão Bezerra de, SIMÕES NETO, Djalma Eusébio |
| Publisher | Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, UFRPE, Brasil, Departamento de Engenharia Agrícola |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -5347692450416052129, 600, 600, 600, 600, -2862116196355079674, 9185445721588761555, 2075167498588264571 |
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