Marcelo Noboro Ralim Miyazaki
Título
Stress Analysis of a Flexible Pipe Tensile Armor Wire During and After the End-Fitting Mounting
Resumo
Essa dissertação apresenta dois modelos 3D em elementos finitos para análise do comportamento estrutural dos arames da armadura de tração de dutos flexíveis no interior de seus conectores. No modelo proposto, pode-se simular não só a montagem do conector, o que permite a avaliação das tensões residuais e descontinuidades geométricas impostas aos arames, como é possível considerar a ação de cargas oriundas de testes pré-operacionais e de cargas operacionais. Esse modelo em elementos finitos consiste na representação do conector e de um arame da armadura de tração do duto flexível, além de componentes auxiliares na montagem do conector tal como o gabarito de dobramento. Considera-se o comportamento não linear físico do material que forma o arame, possíveis não linearidades geométricas, além da interação entre o arame, o conector e, após a simulação da montagem, a resina que envolve o arame. Os resultados mostram que parte do processo de montagem de um conector pode ser modelado analiticamente a partir de modelos disponíveis na literatura. A geometria do arame após a montagem é descontínua e de difícil modelagem analítica. Além disso, os resultados de alívio de tensões mostram que a tensão residual varia significativamente ao longo do arame.
Abstract
This dissertation presents two 3D finite based approaches of the structural behavior of the tensile armor wires of flexible pipes inside the end-fitting (EF). In the proposed model it is possible to simulate the end-fitting mounting process where the residual stresses and geometric discontinuities in the wires are evaluated. Additionally, it is possible to impose pretest and operational loadings in the tensile wires and evaluate the final residual stress along the wire. This model consists in representing the EF with one tensile armor wire of a flexible pipe and also auxiliary components as the folding collar. A non-linear behavior of the armor wire is considered for the armor wire, geometric non-linearity and the interaction between the wire with the EF and, after the mounting simulation, with the resin which involves the wire. The results presented here show that part of the EF mounting can be studied with analytical models available in the literature. The wire geometry after the mounting process is difficult to be modeled analytically due to its discontinuities. Moreover, the results of stress relief present a significant variation along the tensile armor wire inside the EF.
