Fabiano de Carvalho Pimentel
Título
Aplicação de Modelo Numérico de Fluência para Análise de Estruturas Metálicas de Flares Sob Carregamento Termomecânico
Resumo
O presente trabalho trata da aplicação de um modelo termomecânico de fluência para análise de estruturas metálicas expostas a temperaturas elevadas. As análises numérico-computacionais são desenvolvidas no domínio do tempo, admitindo um comportamento não linear elastoplástico. O modelo de fluência adotado é derivado dos critérios propostos por ZIENKIEWICZ e CORNEAU (1974), baseado no “implicit time-hardening”, simulando dois estágios de fluência: primário e secundário, dependentes da temperatura, do tempo e da magnitude do carregamento. São apresentados e discutidos resultados de um estudo paramétrico proposto envolvendo uma combinação de diferentes níveis de temperatura, esforços axiais e duas relações constitutivas do aço (modelo bilinear e não linear elastoplástico dependente da temperatura). A metodologia computacional proposta é validada a partir da comparação com dados experimentais e numéricos reportados na literatura. Serão analisados os principais parâmetros que influenciam a resposta de modelos de avaliação sob a ótica da fluência, incluindo-se: tempo, temperatura e magnitude do carregamento. Por fim serão analisados os efeitos mecânicos em um flare hipotético de uma unidade petrolífera.
Abstract
This work deals with the application of FEM thermomechanical model for creep analysis of steel structures exposed to high temperatures. Nonlinear elastoplastic numerical analyses were developed. The creep model used is derived from the criteria proposed by ZIENKIEWICZ-CORNEAU (1974), based on implicit time-hardening, simulating two stages of creep: primary and secondary (temperature, time and stress dependent). Results are presented and discussed from a parametric study involving a combination of different temperature levels (uniform and constant), axial loads and two constitutive relations for the steel (bilinear and nonlinear elastoplastic temperature dependent models). The proposed computational method for creep is validated by comparing experimental and numerical data reported in the literature. The main parameters that influence the response were evaluated from the perspective of fluency, including: time, temperature and magnitude of loading. Finally, the mechanical effects on a hypothetical flare were analyzed.