Análise numérica de dutos sujeitos a flambagem

Abstract

Resumo: Tubulações estão sendo amplamente empregadas mundialmente como meios de transporte de petróleo e de seus derivados. Muitos desastres ambientais têm ocorrido relacionados a dutos devido à susceptibilidade destes ao ambiente local e à esforços mecânicos não previstos em projeto. Para evitar estas situações indesejáveis, modelos computacionais estão realizando um importante papel devido à possibilidade de prever o comportamento dos dutos dos mais variados modos. Este trabalho apresenta uma formulação de elemento finito tanto para análise linear quanto para análise não-linear física e geométrica de dutos. Esta formulação é aplicada à estimativa da carga crítica de flambagem de dutos enterrados ou não. As cargas críticas de flambagem são estimadas através de um método não-linear incremental e através de um cálculo linearizado de flambagem. Os resultados obtidos nas simulações numéricas são comparados com os encontrados na literatura ou que provém de solução analítica, como a Carga Crítica de Euler para Flambagem e o Método de Hobbs.

Abstract: Pipelines are being widely employed worldwide as means of conveyance of crude oil and its derivatives. Many environmental disasters have been happening related to pipelines due to unpredicted mechanical loads in the engineering design and due to its susceptibleness to the surrounding environment. To avoid these undesirable situations, computational models are playing an important role as they are able to predict the behaviour of pipelines in many ways. This work presents a finite element formulation for both material and kinematic (geometric) nonlinear analysis of pipelines. This formulation is employed to estimate the critical buckling load of either buried or not buried pipelines. The critical loads are estimated through a nonlinear incremental method and by linearized buckling analysis. The results achieved with the numerical simulations are compared with the ones that have been found in the literature or are compared with the ones that came from analytical solutions such as the Euler’s Formula for the critical buckling load and the Hobbs’s Method.