Héctor Edison Merino Muñoz
Resumo
Dutos flexíveis são estruturas compostas constituídas de várias camadas metálicas e poliméricas concêntricas projetadas para resistir aos diferentes carregamentos aos quais a estrutura é submetida durante sua vida útil. Em geral, as camadas poliméricas outorgam estanqueidade, isolamento e/ou atuam como componente anti-desgaste, enquanto as camadas metálicas resistem ao carregamento estrutural imposto. Neste estudo, um duto flexível é submetido à tração, torção horária e anti-horária considerando diferentes condições de contorno. A resposta a cada uma das cargas aplicadas é prevista através de um modelo numérico tridimensional não linear baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Alguns aspectos destas respostas são discutidos tais como: a distribuição do alongamento e da rotação axial ao longo de varias seções do modelo; e o efeito da restrição ao alongamento e rotação axial na seção extrema do modelo. Os resultados obtidos são comparados com testes experimentais realizados na COPPE/UFRJ. Os testes foram realizados usando uma estrutura metálica capaz de aplicar simultaneamente carregamentos de tração e torção.
Abstract
Flexible pipes are composite structures constituted of several steel and plastic concentric layers designed to meet specific requirements. Typically, the polymeric layers work as sealing, insulating and/or anti-wear components, while the metallic layers withstand the imposed structural loads. In this study a flexible pipe is subjected to tension, clockwise and anti-clockwise torsion considering different boundary conditions and its response to each of the applied loads is predicted with a three-dimensional nonlinear finite element (FE) model. Some aspects of these responses are discussed such as: the distribution of the axial rotations and elongations along the various cross-sections of the model; the effect of restraining the axial rotation and elongation at the extreme sections of the model. The calculated results are compared to the ones measured in experimental tests performed at COPPE/UFRJ. The tests were performed using a metallic frame that is able to apply simultaneously tension and torsion loading.
