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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
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      CRAVEIRO, Marina Vendl; GAY NETO, Alfredo. 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.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/pt-br.php >.
    • APA

      Craveiro, M. V., & Gay Neto, A. (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. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/pt-br.php
    • NLM

      Craveiro MV, Gay Neto A. 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 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/pt-br.php
    • Vancouver

      Craveiro MV, Gay Neto A. 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 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06122017-082632/pt-br.php

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