Modelagem de Uma Conexão Flangeada API pelo Método dos Elementos Finitos

• Ano de defesa: 2002
• Autor(a) principal: Parrilha, Rafael Spinelli
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/87559/001300000f8rc
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica; Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Mecânica dos sólidos; Mecânica dos corpos sólidos; Conexões flangeadas; Modelamento; Métodos de elementos finitos; Programa CASTEM; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/19467

As conexões flangeadas, como componentes de uma estrutura mecânica, fornecem um interessante objeto de estudo para a Mecânica dos Sólidos, abrangendo vários subdomínios desta ciência. Além disso, essas conexões são componentes mecânicos muito utilizados industrialmente, especialmente pela indústria do petróleo. Sua importância é evidenciada pela quantidade de normas, especificações e boletins que tratam de flanges. Em paralelo com a emissão destas normas, diversas pesquisas têm sido realizadas, as quais têm, como finalidade principal, alcançar um estágio avançado de conhecimento dos fenômenos mecânicos que ocorrem nesses componentes quando submetidos a diferentes solicitações, sejam elas carregamentos mecânicos isolados ou combinados e carregamentos térmicos e, desta forma, fornecer dados seguros para o aperfeiçoamento dos códigos específicos que normalizam as conexões flangeadas, diminuindo o conservadorismo excessivo existente nesses documentos sem perda de segurança. Assim, o presente trabalho versa sobre o modelamento de uma conexão flangeada pelo método dos elementos finitos através do programa CASTEM, visando determinar os limites deste componente mecânico quando submetido a carregamentos combinados de pré-carga nos seus estojos, pressão interna e tração. Uma importante motivação para a utilização deste programa foi utilizar um programa diferente daqueles empregados nos trabalhos adotados como referência para a descrição do comportamento mecânico do flange analisado. A principal complexidade no modelamento desta estrutura são as não linearidades inerentes ao problema, que são o contato mecânico entre a junta e o flange e o comportamento plástico apresentado pela junta durante a aplicação dos diversos carregamentos. Desta forma, é apresentado neste trabalho a descrição e subsequente formulação do problema do contato mecânico entre dois corpos, baseado na formulação do problema de Signorini, assim como são detalhadas as equações variacionais de plasticidade que descrevem matematicamente o comportamento plástico das juntas. Para a construção do modelo diversas hipóteses foram assumidas entre elas a representação da estrutura real por um modelo axissimétrico o que acarreta em algumas considerações para a execução de uma análise realística. Todas as hipóteses consideradas são discutidas. A validação dos resultados foi realizada da através da comparação com os resultados disponíveis na literatura.