Claudio Márcio Silva Dantas
Título
Metodologia de Análise de Fadiga de Risers Rígidos no Domínio da Freqüência com Utilização de Modelos Hidrodinâmicos Tridimensionais Linearizados
Resumo
Análises dinâmicas de risers são preferencialmente realizadas no domínio do tempo por permitirem a representação das não linearidades tanto do carregamento incidente como do comportamento estrutural. Em situações de projeto, estas análises são realizadas simulando os efeitos hidrodinâmicos sobre a estrutura, que por serem de natureza aleatória necessitam de longos períodos de tempo para que o processo de caracterização das variáveis aleatórias de resposta seja observado. Este fato associado ao grande número de casos de carregamentos incidentes que devem ser considerados e ainda, com o elevado número de graus de liberdades necessários para representar o modelo estrutural de um riser em águas profundas, faz com que o custo computacional envolvido durante o projeto destas estruturas seja bastante elevado. Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia de análise dinâmica no domínio da freqüência focando a sua aplicação na análise de fadiga de risers rígidos de aço. Tendo em vista a necessidade da linearidade do carregamento incidente nas análises no domínio da freqüência, foram estudados e implementados diversos métodos de linearização da força de arrasto encontrados na bibliografia, com o intuito de se buscar a melhor representação possível da força de arrasto originalmente quadrática. Os resultados obtidos, face ao expressivo ganho em termos de custo computacional, demonstram a viabilidade de utilização da metodologia proposta na fase de verificação de fadiga de risers rígidos, servindo como uma ferramenta de apoio durante esta fase do projeto.
Abstract
Rises dynamic analyses are usually performed in time domain due to the possibility of representing of the non-linearities derived from the applied loads and from the riser structural behaviour. The hydrodynamic effects that act on the structure have a random nature. Considering the long time intervals necessary to represent the response of random variables, the great number of incident loads and the DOFs needed to represent the structural model of a riser on deep waters, the computational cost of the project may be came high. This work aims at proposing a frequency domain dynamic analysis methodology focused on the fatigue analysis of steel risers. As all applied loads in a frequency domain analysis must be linear, methods to linearize the drag force were studied and implemented to allow the best representation of its originally quadratic nature. The obtained results, considering the strong reduction on computational costs, demonstrate that the proposed methodology is extremely useful as a complementary tool to the fatigue analysis phase of the project.
