Fadiga em plataformas offshore fixas com modelos em elementos finitos

Abstract

Quatro juntas tubulares de uma plataforma offshore fixa foram modeladas em elementos finitos para o cálculo das vidas à fadiga e comparação com os resultados obtidos através de modelos convencionais em elementos de barras. Foram também cotejados os fatores de concentração de tensões (SCF's), obtidos com base nas formulações paramétricas, com os calculados através dos modelos em elementos finitos. Os objetivos foram averiguar a validade do refinamento do cálculo da fadiga em juntas críticas da plataforma e avaliar as suas conseqüências na elaboração do plano de inspeção. Os resultados permitiram concluir que a análise por elementos finitos torna-se recomendada para juntas que não apresentam tipo e/ou comportamento compatíveis com as configurações padronizadas, normalmente utilizadas pelos programas. Das quatro juntas analisadas, duas delas não necessitariam fazer parte do plano de inspeção da plataforma.<br>Four tubular joints of a fixed offshore platform were modelled using finite elements to evaluate respective fatigue lifes and comparison with the results obtained from conventional models in frame elements. Stress concentration factors (SCF's) calculated from parametric formulas were also compared with those obtained from finite elements models. The results of this work have the intention of verifying the validity of the refinement of fatigue analysis on critical joints of the platform and the evaluation of its consequences in the inspection plan. Obtained results show that finite elements analysis is recommended for joints whose type and/or behaviour is not consistent with standard models, used by computational programs. From four analised joints, two of them would not need to be part of inspection plan

Preface

“…Fatigue cracks usually appear on critical points where the stress levels are higher. This failure type has been studied by some works (Weber, 1999;Taier, Araújo and Godefroid, 2002) and several uniaxial and multiaxial criteria have been developed for performing fatigue damage analysis, as Wohler diagram (Budynas and Nisbett, 2011), Sines' criterion (Sines, 1959) and Crossland's criterion (Crossland, 1956).…”

Análise de fadiga de sistemas estocásticos incorporando materiais viscoelásticos

“…Neste contexto, estima-se que 90% de todas as ocorrências de falhas envolvendo metais estão relacionadas à ruptura causada pela fadiga induzida por vibrações (CALLISTER, 2008). Além disso, em plataformas offshores, aproximadamente 50% dos custos de monitoramento das condições em serviço referem-se a inspeções para avaliar trincas por fadiga (TAIER, ARAÚJO E GODEFROID, 2002). Em vista disto, estruturas submetidas a carregamentos cíclicos devem ser projetadas de forma a minimizar a probabilidade de ocorrência de falhas por fadiga, o que dispõe certa complexidade por não ser um fenômeno completamente compreendido (TAKAHASHI, 2014).…”

“…Segundo relatos na literatura, as pesquisas em fadiga têm mais de 175 anos (TAIER, ARAÚJO E GODEFROID, 2002) e a importância de seu estudo deve-se à necessidade em compreender melhor este fenômeno, a fim de garantir durabilidade adequada das estruturas, confiabilidade, segurança e conforto aos usuários. Assim, para evitar desconfortos e desastres, os padrões ambientais estabelecidos estão com restrições cada vez mais rigorosas com relação aos níveis admissíveis de vibrações e ruídos de máquinas e equipamentos.…”