Upheaval buckling of pipelines triggered by the internal pressure resulting from the transportation of oil and gas: theoretical discussions and geometrically nonlinear analysis using Finite Element Method (2017)
- Authors:
- Autor USP: CRAVEIRO, MARINA VENDL - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEF
- Subjects: ANÁLISE NÃO LINEAR DE ESTRUTURAS; DUTOS; FLAMBAGEM; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
- Language: Inglês
- Abstract: Os dutos utilizados para transportar petróleo e gás natural das reservas até os locais de distribuição e refino podem estar submetidos a elevados níveis de pressão e temperatura. Sob tais condições, os dutos tendem a se expandir, porém, se a expansão é inibida, uma força axial de compressão significativa pode surgir nos dutos, ocasionando a flambagem lateral ou vertical dos mesmos. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho é analisar a flambagem vertical de dutos, considerando a pressão interna à qual eles estão submetidos durante o transporte de petróleo e gás natural como o único parâmetro desencadeador da flambagem. Usando o conceito de força axial efetiva, o trabalho objetiva discutir duas abordagens diferentes para considerar a pressão interna nos problemas de flambagem: carregamentos distribuídos dependentes da curvatura do duto e forças axiais de compressão equivalentes à pressão com caráter seguidor e não seguidor. O trabalho também discute a influência de usar a análise estática ou dinâmica para analisar essas abordagens de carregamento. Com relação à flambagem vertical propriamente dita, o trabalho pretende analisar e comparar a influência das amplitudes das imperfeições presentes no solo com a influência do atrito entre o duto e o solo nas cargas críticas e nas configuração pós-críticas do duto. Além de pesquisa teórica, os objetivos são atingidos através do desenvolvimento de vários modelos numéricos, desde modelos geometricamente simples, sem a consideração da interação entre o duto e o solo, até modelos mais complexos, com o uso de modelos de contato para detectar o solo e suas imperfeições. Os modelos são desenvolvidos no Giraffe (Generic Interface Readily Accessible for Finite Elements) usando elementos finitos geometricamente exatos de viga, sujeitos a grandes deslocamentos e rotações finitas. Através da pesquisa, conclui-se que existe uma equivalênciaentre a aplicação da pressão interna como um carregamento distribuído dependente da curvatura do duto e a aplicação da pressão interna como uma força axial de compressão seguidora. Além disso, demonstra-se que o tipo de análise (estática e dinâmica) depende da natureza do sistema físico analisado. Com a ajuda de resultados apresentados em termos de pressão interna, os resultados clássicos sobre a influência das amplitudes das imperfeições e do atrito entre o duto e o solo são confirmados. Também é mostrado que as amplitudes das imperfeições analisadas desempenham uma maior influência nas configurações pós-críticas do duto do que o atrito.
- Imprenta:
- Data da defesa: 23.10.2017
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ABNT
CRAVEIRO, Marina Vendl. Upheaval buckling of pipelines triggered by the internal pressure resulting from the transportation of oil and gas: theoretical discussions and geometrically nonlinear analysis using Finite Element Method. 2017. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/. Acesso em: 19 set. 2024. -
APA
Craveiro, M. V. (2017). Upheaval buckling of pipelines triggered by the internal pressure resulting from the transportation of oil and gas: theoretical discussions and geometrically nonlinear analysis using Finite Element Method (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/ -
NLM
Craveiro MV. Upheaval buckling of pipelines triggered by the internal pressure resulting from the transportation of oil and gas: theoretical discussions and geometrically nonlinear analysis using Finite Element Method [Internet]. 2017 ;[citado 2024 set. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/ -
Vancouver
Craveiro MV. Upheaval buckling of pipelines triggered by the internal pressure resulting from the transportation of oil and gas: theoretical discussions and geometrically nonlinear analysis using Finite Element Method [Internet]. 2017 ;[citado 2024 set. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/
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