Simulação numérica do comportamento mecânico de tubos poliméricos de parede fina submetidos à pressão interna

Abstract

Neste trabalho, são apresentadas simulações numéricas de tubos de PVC de parede fina submetidos à pressão hidrostática interna, íntegros, desbastados e reparados, com uma razão entre o diâmetro (D) e a espessura (t) superior ou igual a 20, i.e. D/t > 20. Foram realizadas simulações numéricas com o programa de elementos finitos, chamado Compshell, utilizando tubos de PVC, desde o regime elástico até a ruptura, com a condição de contorno engastado numa extremidade e com liberdade de deslocamento axial na outra. São analisados os resultados dos deslocamentos longitudinal e radial, resultantes de momentos fletores e de tensões normais para tubos. As pressões máximas foram estimadas com o critério de falha de Tsai-Hill. O melhor resultado para tubos reparados foi obtido com o laminado de matriz epóxi (E) e carga de enchimento de algodão (A) com módulos de Young do compósito, E E/A = 3,5 GPa, e do tubo de PVC, E PVC = 3,0 GPa. O reparo compósito ideal é aquele que restitui a rigidez estrutural da região afetada, de forma que não ocorra estrangulamento ou estufamento na mesma. O objetivo do trabalho é comparar os resultados obtidos com dois tipos de reparos compósitos para tubos poliméricos: (i) matriz epóxi reforçado com fibra de vidro-E e (ii) matriz epóxi com carga de enchimento de algodão, indicando as características geométricas e propriedades mecânicas do reparo compósito que apresentou o melhor comportamento.