Desenvolvimento e implementação de algoritmo para análise de dutos fabricados ou reparados com material compósito carregados com pressão interna utilizando o método dos elementos finitos.

• Main Author: Bernardo de Pinho Martins da Costa
• Other Authors: Francisco José da Cunha Pires Soeiro
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade do Estado do Rio de Janeiro 2015
• Subjects: Cálculo Estrutural; Projeto de Dutos; Elementos Finitos; Materiais Compósitos; Engenharia Mecânica; Structure Design; Pipeline Design; Composite Materials; Mechanic Engineering; Finite Element Method; ENGENHARIA MECANICA
• Online Access: http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=8260

A integridade de dutos ganha importância à medida em que o desenvolvimento da indústria expande a malha para transportar líquidos e gases num contexto de aumento das exigências ambientais. Um importante aliado para manutenção da integridade de dutos são reparos de materiais compósitos. Estes materiais apresentam baixa densidade, capacidade de direcionar resistência de acordo com as direções das solicitações, execução de reparo a frio sem necessidade de interromper produção ou grande maquinário. Este trabalho tem como objetivo desenvolver e implementar um algoritmo de elementos finitos que permita avaliar os esforços e a resistência das paredes de um tubos fabricados ou reparados com laminados de material compósito carregados com pressão interna. Entre as vantagens de desenvolver um programa tem-se: agilidade de avaliação, menor custo com licença, menores exigências computacionais, possibilidade de desenvolver o programa e o melhor entendimento da modelagem dos fenômenos. Utiliza-se como entrada do programa o diâmetro do duto, pressão interna e parâmetros do laminado. A modelagem em elementos finitos é realizada a partir da teoria clássica de laminados. Aplicando o carregamento resultante da pressão interna, determina-se os deslocamentos e são calculadas as tensões e aplicado o critério de falha de Tsai-Hill em cada camada. Estudos experimentais e numéricos encontrados na literatura foram simulados com o programa gerado e os resultados para propriedades do laminado, tensões nos dutos e pressão de ruptura apresentam concordância com os resultados da literatura.O programa ainda tem sua estrutura modificada para encontrar a pressão de falha a partir dos dados do laminado. O programa implementado permite uma avaliação rápida de resistência do reparo e possibilita avaliar rapidamente a resposta a mudanças nos parâmetros de projeto do laminado. === Nowadays the integrity of pipelines gets even more important as a result of the industry growth and strong enviromental requirements. An important ally in the maintenance of the integrity is the repair with composite materials. These materials have low specific gravity, repair can be done at low temperatures and they can orientate the main resistence according to the load. The goal of this work is to develop and inplement an algorithm that allows the assessment of loads and strength in the pipes loaded with internal pressure manufactured or repaired with composite laminates using the finite element method. Among the advantages of the own software development there are agility for the assessment , lower cost with software licence, lower computational demands, possibility of developing the software and a better understanding of the modeling of the fenomena. The inputs of the software are the diameter of the pipe, internal pressure and parameters of the composite laminate. The finite element analysis is constructed according to the classical laminate theory. After the loads resulting of the internal pressure are applied, the displacements are calculated and then the stresses and Tsai-Hill failure criteria are determined for each layer. Experimental and numerical studies were simulated with the developed software and the results for the laminae properties, pipe stress and the failure pressure are in agreement with the results found in the review. The software is modified in order to end the failure pressure to show the versatility of the algorithm. We conclude that the algorithm allows a fast assessment of the strenght of pipeline repair and the changes in the answer of the pipe when the repair parameters are changed.