[pt] Durante o tempo em serviço, estruturas e componentes de equipamentos podem falhar e causar acidentes. Isto geralmente conduz a danos materiais podendo, ainda, causar perda de vidas humanas e danos ambientais. Frequentemente, os eventos danosos são originários de falhas de materiais e de fabricação, sobrecargas não previstas ou outros problemas oriundos do tempo de operação ou deficiência de manutenção de um componente. Neste estudo, com base numa análise de propagação de trinca superficial submetida a carregamento, se avaliou a integridade de um flange da conexão de topo de uma linha flexível, sob condições criogênicas de operação. Quando em serviço, a falha deste conector pode ocasionar interrupções na produção, dano a equipamentos e meio ambiente, bem como fatalidades em plataformas offshore de petróleo. As linhas (dutos) flexíveis utilizadas para injetar gás CO2 nos reservatórios de petróleo no país trabalham submetidas a elevadas pressões internas (da ordem de 10.000 psi), o que aumenta o risco de falha do componente. Além disto, a selagem da conexão flangeada pode falhar e provocar um vazamento de fluido gasoso, proporcionando uma queda acentuada da temperatura local e potencializando a fratura frágil do componente. O cenário proposto para o estudo foi relacionado a possível falha na vedação do anel BX, localizado entre a conexão da linha flexível e a plataforma de petróleo. A metodologia foi dividida em duas etapas: a primeira corresponde à análise global linear elástica do conector na ausência de trincas e baseada no método de elementos finitos (MEF). Na segunda etapa da análise, se introduziu uma trinca no conector na região com os maiores níveis de tensão e onde é possível realizar ensaio por líquido penetrante. Assim, o estudo se concentrou na conexão flangeada do conector, adotando como um aço com 9 por cento de níquel em sua composição química, liga ferrosa de larga aplicação em tanques de armazenagem de GNL. Se buscou avaliar a resistência à fratura do material através da associação de condições severas de carregamento, baixas temperaturas e tamanho de trinca em flanges de dutos flexíveis, conforme critério severizado da norma API 6A. Desta maneira, se espera contribuir para que a indústria offshore de petróleo tenha mais uma opção de material para ser adotado na fabricação de conectores de topo das linhas flexíveis que trabalhem em condição criogênica. / [en] During the time in service, structures and equipment components can fail and cause accidents. This usually leads to damage and may also cause loss of human lives and environmental damages. Often, harmful events are originated from materials and manufacturing faults, unforeseen overloads or other problems arising from the operation time or component maintenance deficiencies. In this study, based on the analysis of surface crack propagation under loading, was assessed the integrity of a top connecting flange of a flexible line operation under cryogenic conditions. When in service, the failure of this connector may cause production disruptions, damages to the equipment and the environment, as well as human fatalities on offshore oil platforms. In Brazil, flexibles lines (ducts) used to inject CO2 gas in oil reservoirs work subjected to high internal pressures (of the order of 10,000 psi), which increases the risk of a component failure. Moreover, the damaged flange may cause leakage of gaseous fluid resulting in very low local temperatures and resulting in brittle fracture enhancing of the component. The scenario proposed in this study is related to a possible seal BX ring failure which is located between the flexible line connection and the oil platform. The methodology was divided into two stages: the first corresponds to the linear elastic global analysis of the connector in the absence of cracks and based on the finite element method (FEM). In the second stage of analysis, it introduced a crack on the connector in the region with the highest stress levels and where it is possible to test for penetrant. Thus, the study focused on the flange connection connector, adopting as a steel with 9 per cent nickel in its chemical composition, ferrous alloy wide application in LNG storage tanks. He sought to evaluate the fracture resistance of the material through the combination of severe loading conditions, low temperatures and 9 cracks in flanges of flexible ducts as severe criteria standard API 6A standard. Thus, it is expected to contribute to the offshore oil industry has one more material option to be adopted in the manufacture of top connectors of the flexible lines working in cryogenic condition.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-24Bitstream added on 2014-06-13T18:55:43Z : No. of bitstreams: 1 franco_vr_me_ilha.pdf: 5148348 bytes, checksum: 722b347f89e5e9a0aa5c379afe0dadba (MD5) / Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma técnica de monitoramento da integridade estrutural, para identificação e caracterização de falhas estruturais através da metodologia das ondas de Lamb utilizando materiais piezelétricos como sensores e atuadores. Ondas de Lamb são uma forma de perturbação elástica que se propaga guiada entre duas superfícies paralelas livres. Ondas de Lamb são formadas quando o atuador excita a superfície da estrutura com um pulso depois de receber um sinal. Quando uma onda propaga na superfície de uma placa, ela chega em um PZT sensor por diferentes caminhos. Um caminho é quando a onda atinge o sensor diretamente, ou seja, sem obstáculos no caminho em que ela se propaga. Outro caminho possível é quando a onda chega ao sensor após se propagar sobre descontinuidades existentes na superfície da estrutura. Com as várias características dos sinais recebidos, e com o uso de certas técnicas de processamento de sinais, essas falhas podem ser identificadas, realizando-se a ação correta tentando evitar a total falha da estrutura. Nesse contexto, diferentes testes experimentais foram realizados em diferentes tipos de estruturas. Redes de sensores e atuadores piezelétricos foram acopladas na superfície dessas estruturas, a fim de se fazer a configuração das ondas de Lamb. Os PZTs atuadores excitaram a estrutura em altas faixas de frequência. Diferentes tipos de falhas estruturais foram simuladas, através do aumento de massa, alteração de rigidez e através de cortes na borda das estruturas. Quatro índices de falha foram utilizados para detectar a presença da falha na estrutura, são eles: Root- Means-Square Deviation (RMSD), Índice de Falha Métrica (IFM), Norma H2 e Correlation Coefficient Deviation Mean (CCDM). Estes índices foram computados através dos sinais de entrada e de saída no domínio da frequência... / This work presents the study and development of a Structural Health Monitoring technique for identification and characterization of structural damages based on Lamb waves methodology using piezoelectric materials as actuators and sensors. Lamb waves are a form of elastic perturbation that remains guided between two parallel free surfaces. Lamb waves are formed when the actuator excites the structure’s surface with a pulse after receiving a signal. When the wave propagates on the structure, it comes in a PZT sensor from different paths. One path is when the wave reaches the sensor directly, i.e. without obstacles in the path in which it propagated. Another possible path is when the wave reaches the sensor after spreads on discontinuities in the structure’s surface. Damages can be detected and located through several features of the received signals and with the use of certain techniques of signal processing. In this context, several experimental tests were performed on different kinds of structures. Piezoelectric actuators and sensors networks were attached on the surface of these structures in order to make the Lamb waves configuration. The PZTs actuators excited the structure in high frequency ranges. Different kinds of structural damages were simulated by increasing mass, reduction of stiffness and cuts through the edge of the structures. Four damage-sensitive indexes were used to detect the presence of the damage in the structure: Root-Means-Square Deviation (RMSD), Metric Damage Index (MDI), H2 Norm and Correlation Coefficient Deviation (CCDM). These indices were computed in the frequency domain. The results showed the viability of the Lamb waves methodology for Structural Health Monitoring system using smart materials as actuators and sensors

Submitted by Danilo Ecidir Budoya (dbudoya.eng@gmail.com) on 2018-04-25T21:17:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Danilo Budoya.pdf: 3474646 bytes, checksum: 301f48ae4a6c065e915f91fe3d764dd8 (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2018-04-26T12:29:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 budoya_de_me_bauru.pdf: 3415870 bytes, checksum: 35422f7801e20a052d2c9a303aa7e2dd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T12:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 budoya_de_me_bauru.pdf: 3415870 bytes, checksum: 35422f7801e20a052d2c9a303aa7e2dd (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Sistemas de monitoramento de integridade estrutural (SHM – Structural Health Monitoring) são científica e economicamente relevantes como métodos de detecção de danos estruturais em diversos tipos de estruturas, aumentando assim a segurança e reduzindo os custos de manutenção. Entre os vários princípios de detecção de danos, o método da impedância eletromecânica (E/M) baseia-se na medição da impedância elétrica do transdutor piezelétrico fixado à estrutura monitorada. Aqui, a exatidão e precisão do sistema de medição são fundamentais para o diagnóstico correto da estrutura. Portanto, essa dissertação apresenta uma análise comparativa de duas técnicas de medição de impedância para detecção de danos que são tipicamente utilizadas em analisadores de impedância comerciais e em outros sistemas de medição alternativos: medições em estado transitório utilizando um sinal de excitação de varredura e medições em estado estacionário utilizando um sinal senoidal puro para cada frequência de excitação. Os testes foram realizados com cargas resistivas e capacitivas de valores nominais 100 Ω e 10 nF, respectivamente, e com um transdutor piezelétrico fixado em uma barra de alumínio que representa uma estrutura monitorada. As duas técnicas foram comparadas com base na exatidão, precisão, sensibilidade à danos e tempo necessário para as medições. Os resultados destacam as características importantes de cada técnica, as quais devem ser consideradas para o desenvolvimento de sistemas de SHM baseados na impedância e o diagnóstico correto das estruturas monitoradas. / Structural health monitoring (SHM) systems are scientifically and economically relevant as methods of detecting structural damage to various types of structures, thus increasing safety and reducing maintenance costs. Among the various principles of damage detection, the electromechanical impedance (EMI) method is based on the electrical impedance measurement of piezoelectric transducers attached to the monitored structure. Here, the accuracy and precision of the measurement system are fundamental for the correct diagnosis of the structure. Therefore, this dissertation presents a comparative analysis of two impedance measurement techniques for damage detection that are typically used in commercial impedance analyzers and other alternative measurement systems: transient-state measurements using a sweep excitation signal and steady-state measurements using a pure sinusoidal signal for each excitation frequency. Tests were performed with resistive and capacitive loads with nominal values of 100 Ω e 10 nF, respectively, and a piezoelectric transducer fixed to an aluminum bar representing a monitored structure. The two techniques were compared based on the accuracy, precision, sensibility to damage and time required for the measurements. The results highlight the important features of each technique, which should be considered for the development of impedance-based SHM systems and the correct diagnosis of monitored structures. / 2015/23272-1

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: Diante da constante necessidade de avanço tecnológico na agricultura para promover o aumento da produtividade e seguranças aos indivíduos envolvidos no processo, esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um sistema inteligente, utilizando redes neurais artificiais, aplicado ao monitoramento e análise de falhas estruturais em um trator. Simulou-se o trator por meio de um modelo numérico, representado através de equações diferenciais, o qual gera sinais conforme se alteram os parâmetros de velocidade do trator e a distância entre as saliências no solo. Para a análise, identificação e classificação dos dados simulados computacionalmente, foi utilizado uma rede neural do tipo ARTMAP-Fuzzy, que utiliza conceitos da Teoria da Ressonância Adaptativa, cujo algoritmo foi desenvolvido utilizando o programa Matlab. A principal aplicação deste sistema é inspecionar a estrutura do trator objetivando sua melhor conservação, indicando se o mesmo encontra-se em condições normais ou em caso de falha estrutural. Caso uma falha seja detectada, é possível classificar seu tipo. Os resultados evidenciados foram obtidos por meio de média simples entre as execuções do sistema, em virtude de se elevar a veracidade das informações demonstradas. Os resultados obtidos na aplicação da rede neural ao problema especificado mostraram-se ser satisfatórios. / Abstract: Faced with the constant need for technological advancement in agriculture to promote increased productivity and security to individuals involved in the process, this research presents the development of an intelligent system using artificial neural networks applied to the structural health monitoring and analysis of failure on a tractor. The tractor was simulated by means of a numerical model built by differential equations, which generates signals according to the parameters of tractor's speed and the distance between consecutive protrusions on the ground. For the analysis, identification and classification of computationally simulated data, a artificial neural network known as ARTMAP-fuzzy was used, which uses concepts of Adaptive Resonance Theory, whose algorithm was developed using Matlab. The main application of this system is to inspect the tractor structure aiming its better conservation, indicating whether it is in normal conditions or in case of structural failure. If the fault was detected, it is possible to classify the type of failure identified. The disclosed results were obtained by simple average between the executions of the system, because to increase the accuracy of the information shown. The results obtained in the application of artificial neural network to the specified problem proved to be satisfactory. / Mestre

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-27T14:09:42Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Michael dos Santos Durval - 2018.pdf: 12689287 bytes, checksum: a4aa8729f88220ca5e557b61addf7b0a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-27T14:35:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Michael dos Santos Durval - 2018.pdf: 12689287 bytes, checksum: a4aa8729f88220ca5e557b61addf7b0a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T14:35:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Michael dos Santos Durval - 2018.pdf: 12689287 bytes, checksum: a4aa8729f88220ca5e557b61addf7b0a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-04 / Structural Health Monitoring (SHM) is a very cost-effective technique to reduce costs, increase life-cycle, and improve the performance of engineering structures. The impedancebased methodology uses the electromechanical behavior of piezoelectric materials (PZTs) to detect structural anomalies and damages. This technique uses high frequencies and excites the local modes, thus providing the monitoring of any change of the structural mechanical impedance in the region of influence of PZT. From the variation of the impedance signals, it can be concluded whether or not there is a damage. Artificial neural networks (RNA) are part of a broad concept called artificial systems. The foundation of neural networks is associated with the functioning of the human brain, which after training has the ability to perform associations. This science has great applicability in the solution of artificial intelligence problems, through the modeling of systems that use connections that make it possible to simulate the human nervous system. This work uses Kohonen’s self-organizing maps (SOM) associated to SHM based on electromechanical impedance for the detection and classification of damages in an aluminum beam. Based on the system under analysis, the network was trained to five different failure and severity positions. Through the neural network model of self-organizing maps, the network provided 30 maps as answers to the training and learning process. With this, it was realized qualitatively based on the concentration of energy of the maps that the grouping and classification of the different conditions of damages in which the engineering structure was submitted, happened with success. In order to establish a quantitative analysis proving the potential of the SOM network, the Hamming distance formula was applied, in which the results confirmed its accuracy. / O Monitoramento de Integridade Estrutural (SHM – Structural Health Monitoring) é uma técnica bem viável para se reduzir custos, aumentar a vida útil e melhorar o desempenho de estruturas de engenharia. A metodologia baseada em impedância usa o comportamento eletromecânico de materiais piezelétricos (PZT) para detectar anomalias e danos estruturais. Esta técnica utiliza altas frequências para excitar os modos locais, proporcionando, assim, o monitoramento de qualquer mudança da impedância mecânica estrutural na região de influência do PZT. A partir da variação dos sinais de impedância pode-se concluir pela existência ou não de um dano. Redes neurais artificiais (RNA) fazem parte de um amplo conceito chamado sistemas artificiais. O fundamento de redes neurais está associado ao funcionamento do cérebro humano, que após treinamento detém a capacidade de realizar associações. Esta ciência tem grande aplicabilidade na solução de problemas de inteligência artificial, através da modelagem de sistemas que usam conexões que possibilitam simular o sistema nervoso humano. Este trabalho utilizou a técnica dos mapas auto-organizáveis (SOMs – Self-Organizing Maps) de Kohonen associado ao SHM baseado na impedância eletromecânica para a detecção e a classificação de danos em uma viga de alumínio. Com base no sistema em análise, treinou-se a rede para cinco posições de falhas e severidades distintas. Por meio do modelo de rede neural dos mapas auto-organizáveis, a rede forneceu 30 mapas como respostas ao processo de treinamento e aprendizagem. Com isto, percebeu-se qualitativamente com base na concentração de energia dos mapas que o agrupamento e classificação das diferentes condições de danos em que a estrutura de engenharia foi submetida, ocorreu com sucesso. Para se estabelecer uma análise quantitativa que comprovasse o potencial da rede SOM, aplicou-se a fórmula da distância de Hamming, nos quais os resultados confirmaram sua precisão.

Este trabalho apresenta uma avaliação dos efeitos de juntas soldadas dissimilares sobre forças motrizes de trinca e o desenvolvimento de procedimentos adaptados baseados em critérios mecânicos e micromecânicos para avaliação de defeitos em juntas soldadas incorporando efeitos de dissimilaridades mecânicas. A motivação central reside na forte expansão da indústria nacional de petróleo e a crescente demanda por aumento de produtividade aliado ao aumento na segurança operacional de sistemas dutoviários e estruturas correlatas. Para que tal intento seja atingido, é inicialmente apresentada uma descrição detalhada dos parâmetros de interesse da mecânica da fratura, fundamentos da metalurgia da soldagem e efeitos microestruturais e mecânicos oriundos da presença de soldas dissimilares. São então descritos os principais métodos experimentais de determinação de tenacidade à fratura, detalhados os procedimentos correntes de avaliação de integridade por meio de diagramas FAD e é estudada a teoria da tensão de Weibull. Tais estudos configuram o arcabouço conceitual necessário para o desenvolvimento de uma extensa variedade de ensaios experimentais em juntas soldadas e proposição de correções aos procedimentos correntes de determinação experimental de tenacidade, refinamentos na determinação de cargas limite e o desenvolvimento de um modelo de transferabilidade de tenacidades baseado em tensão de Weibull aplicável a juntas soldadas. Por fim, todas as contribuições são compiladas e incorporadas em um procedimento adaptado do tipo FAD especificamente adaptado à avaliação de estruturas soldadas constituídas de materiais dissimilares. Os resultados experimentais revelam forte e deletéria influência das juntas soldadas na tenacidade e capacidade de carga de estruturas. Por outro lado, o extenso compêndio de fatores eta e rotacionais plásticos rp desenvolvido permite a determinação experimental acurada de tenacidade à fratura para espécimes SE(B) homogêneos e bimateriais. Adicionalmente, a metodologia proposta de determinação de cargas limite incorpora o encruamento dos respectivos materiais e o modelo de transferabilidade baseado em tensão de Weibull permite a estimação acurada da tenacidade de componentes soldados dissimilares a partir dos dados do metal de base e poucas calibrações experimentais. Resultados de uma aplicação exploratória real indicam elevado grau de precisão e corroboram a validade das propostas apresentadas. Assim, os desenvolvimentos do presente trabalho mostram-se como potenciais ferramentas de projeto e avaliação de integridade estrutural. / This work presents an evaluation of weld strength mismatch effects on crack driving forces and proposes an extension of defect assessment procedures for welded structures to include effects of weld strength mismatch. The main motivation is based on the strong expansion of Brazilian petroleum industry and the increasing demand for productivity, safety and reliability of pipelines and correlated structures. In this context, it is initially presented a detailed description of fracture mechanics parameters, welding metallurgy fundamentals and mechanic and microestructural effects due to mismatched welds. Next, the main procedures for experimental evaluation of fracture toughness are addressed followed by a discussion on current integrity assessment standards based on FAD and the Weibull stress methodology. These studies provide the necessary background to conduct a wide variety of experimental tests in welded joints and the proposal of corrections for experimental fracture toughness evaluation in welded joints, corrections for limit load estimation schemes in mismatched structures and a new toughness scaling model based on Weibull stress applicable to welded mismatched joints. Finally, the resulting framework is incorporated into a modified FAD-based procedure specifically designed for integrity assessment of welded mismatched structures. The experimental results reveal strong deleterious effects of mismatched welds on loading capacity and fracture toughness of the analyzed specimens. However, the extensive body of calibrated eta and plastic rotational rp factors allows accurate experimental determination of fracture toughness for homogeneous and bimaterial SE(B) specimens. Additionally, the limit load estimation scheme proposed incorporates the materials hardening capacity while the Weibull-based toughness scaling model incorporating mismatch effects allows accurate estimation of the weldment toughness from base metal data and a simple experimental calibration. Results from an exploratory application indicate a high degree of accuracy and confirm the validity of the proposed methodology as a potential tool for design and integrity assessments of cracked weldments.

Esta tese investiga o efeito do fechamento de trinca sobre as previsões da vida à fadiga em materiais homogêneos e juntas soldadas. É apresentada uma metodologia para a simulação numérica do fenômeno de fechamento de trinca induzido por plasticidade utilizando o método dos elementos finitos. Ensaios laboratoriais de propagação de trinca por fadiga do aço ASTM A516 Gr. 70 à temperatura ambiente foram realizados usando corpos de prova típicos da mecânica da fratura nas condições soldada e homogênea. Estes resultados foram usados para validar a metodologia numérica do cálculo da carga de abertura de trinca. Comparações entre a vida de propagação experimental e as estimativas obtidas por meio da integração da lei de propagação, incluindo o efeito do fechamento de trinca, foram feitas usando vários critérios para o cálculo da carga de abertura. As análises numéricas permitem estimar a carga de abertura de trinca analisando a evolução do campo de tensões, deformações e deslocamentos na região próxima à trinca, que está influenciada pelo contato das faces da trinca. Menores níveis de proteção da trinca devido ao fechamento foram obtidos para o corpo com heterogeneidade mecânica quando comparado ao corpo homogêneo na modelagem numérica. Durante o ensaio de propagação o corpo homogêneo apresentou taxas de propagação de trinca relativamente menores quando comparadas ao espécime soldado. A não inclusão do efeito do fechamento de trinca resulta em previsões da vida à fadiga conservadoras em aproximadamente 20% para todos os casos estudados neste trabalho. Análises tridimensionais do fenômeno de fechamento de trinca revelam que o crescimento da trinca por fadiga no estagio II parece estar controlado pelo retardo que acontece na superfície do corpo de prova. Incluído o efeito do fechamento de trinca nas previsões, as estimativas da vida à fadiga foram bastante próximas das obtidas experimentalmente, com diferenças conservadoras entre 1% e 15% dependendo do método de cálculo da carga de abertura. Os resultados apresentados mostram que vidas à fadiga mais acuradas e, ainda, conservadoras são feitas incluindo o efeito do fechamento de trinca na metodologia de cálculo da vida remanescente de componentes estruturais. / This thesis investigates the effect of crack closure on fatigue life predictions in homogeneous material and welded joints. It presents a methodology for numerical simulation of the phenomenon of plasticity-induced crack closure by using the finite element method. Experimental tests of fatigue crack propagation on ASTM A516 Gr 70 steel at room temperature were performed using typical specimens of fracture mechanics in two conditions: welded and homogeneous; these results were used to validate the numerical methodology for calculating the crack opening load. Comparisons between experimental propagation life and estimations obtained by numerical integration of propagation law, including the effect of crack closure, have been made using various criteria to calculate the opening load .The numerical analyses allow to predict the opening load by analyzing the evolution of stresses, deformations and displacements fields in the region near the crack which is growing and is influenced by the contact of the crack flanks. Lower levels of protection due to crack closure were obtained for the specimen with mechanical heterogeneity when compared to the homogeneous specimen in the numerical analyses. During the test of fatigue crack propagation the homogeneous specimen had smaller crack growth rates when compared to the welded specimen. Fatigue life predictions without including the effect of crack closure result in conservative estimations around 20% for all studied cases. Three-dimensional analysis of the phenomenon of crack closure shows that the fatigue crack growth in stage II appears to be controlled by the delay that occurs on the specimen surface. Including the effect of crack closure in life predictions, the estimates of fatigue life were quite close to those obtained experimentally, with conservative differences between 1% and 15% depending on the method of opening load calculation. The results show that the fatigue life predictions can be made more accurate and yet remain conservative when the effect of crack closure is included on the methodology for calculating the remaining life of structural components.

[pt] Neste trabalho apresenta-se um procedimento para a avaliação da Integridade Estrutural em máquinas de levantamento e movimentação de materiais utilizando a metodologia de Inspeção Baseada em Risco (IBR), com o objetivo de identificar as partes com maior risco de falha. Esta metodologia avalia tanto as Probabilidades de falha como as Consequências de falha para identificar os pontos críticos que serão analisados com prioridade nos programas de inspeção futuros. Um guincho hidráulico de pequeno porte é usado como exemplo da aplicação deste procedimento a equipamentos de grande porte. No desenvolvimento desta metodologia executa-se uma análise detalhada das tensões envolvidas nos principais pontos da máquina, considerando o cálculo analítico, cálculo numérico, medições experimentais e análise de incertezas. Para o cálculo das probabilidades de falha foram considerados os seguintes mecanismos de dano: colapso plástico por carregamento excessivo, fadiga e corrosão. As probabilidades de falha para cada mecanismo são calculadas e classificadas em diferentes níveis, assim como as consequências de falha, o que origina diferentes níveis de risco. / [en] This report presents a procedure for the assesment of Structural Integrity of material lifting and handling machinery, using the methodology of Risk Based Inspection (IBR - Inspeção Baseada em Risco) in order to indentify the parts with high risk of failure. This methodology assesses both probabilities of failure and consequences of failure to identify the critical points; those will be analyzed with priority in future inspection programs. A small hydraulic hoist is used as an example of this procedure applying to big equipments. A detailed strain analysis is carried out for the most important points of the equipment. The strain analysis consider analytic calculations, numeric calculations, experimental measurements and related uncertainly evaluations. In order to calculate the probabilities of failure, the followings damage mechanisms were considered: plastic collapse by excessive loading, fatigue and corrosion. The failure probabilities for each mechanism are calculated and classificated in different levels, as well as failure consequences, that originate different risk levels.

[pt] O presente trabalho, propõe um procedimento de Avaliação de Integridade Estrutural (AIE) nível I aplicado a estruturas de grande porte, e relaciona com a AIE com a Análise de Risco (AR) através de um modelo de Lógica Nebulosa. A partir de uma AIE nível I o cálculo da Vida Residual (VC) é feito, considerando os fenômenos de danos por fadiga, corrosão e fadiga-corrosão. A VC é comparada com uma Vida Desejada (VD), a qual é obtida da matriz de risco. Se VC é menor que a VD, recomenda-se fazer uma AIE nível II, ou fazer um programa de substituição do equipamento. Se VC é maior que VD determina-se um Tempo de Inspeção (T) baseado na Análise de Risco. A VD, que é a mínima vida residual aceitável em uma estrutura de grande porte, é determinado de uma Análise de Risco. Para isso, o especialista construi uma matriz de risco, na qual, indicam-se os diferentes níveis de risco aceitáveis para as estruturas. Para cada nível de risco associa-se uma VD e uma probabilidade desejada de falha (Pfd). O presente trabalho propõe duas metodologias para o cálculo de VC e T, a primeira baseada em um modelo teórico e a segunda em lógica nebulosa, onde os cálculos e simplificações são feitos considerando uma AIE nível I. / [en] The present work proposes a procedure of Structural Integrity Evaluation (AIE) level I applied to great load structures, it also relares AIE with the Analysis of Risk (AR) using a model of Fuzzy Logic. The calculation of the Residual Life (VC) has been done considering the phenomenons of damages for fatigue, corrosion and fatigue-corrosion. VC is compared to a Deserid Life (VD) wich is obtained of the risk matrix. If VC is smaller than VD, an AIE level II, or a program of substituion of the equipmentis recommended. If VC is larger than VD, a Time of Inspection (T) is determined based on the Analysis of Risk. VD, the minimum acceptable residual life in a great load structure, is determined of an Analysis of Risk. For that, the specialist determine the risk matrix, in which the different risk levels are indicated. For each risk level, it is associated a VD and a deserid probability of flaw (Pfd). The present work proposes two methodologies for the calculation of VC and T. The first based on a theoretical model and the second fuzzy logic, where the calculations and simplifications are made considering an AIE level I.

[pt] Neste trabalho avalia-se uma metodología de cálculo para a previsão da pressão de falha de um duto que contem colônias de corrosão, chamada Método das Linhas Ortogonais de Ruptura (MLOR). As colônias de corrosão são representadas por defeitos retangulares, localizados na superfície externa do duto. O objetivo do MLOR é ser mais exato que os métodos semi-empíricos da ASME e DNV utilizados até o momento. O MLOR também tem como objetivo evitar resultados não conservativos que podem ser obtidos com o método Mixed Type of Interacting (MTI). O MLOR apresenta outra forma de avaliar a perda de espessura efetiva de um grupo de defeitos. Ele propõe que se tracem linhas representativas do caminho pelo qual a ruptura do duto tem maior possibilidade de ocorrer, usando linhas paralelas às direções longitudinal e circunferencial do duto. Estas linhas são chamadas de linhas ortogonais de ruptura (LOR). Também considera-se o emprego de um fator de resistência circunferencial f no cálculo de uma espessura efetiva para a colônia. Este fator multiplica somente os comprimentos das LOR que estiverem na direção circunferencial do duto. O material íntegro existente entre dois defeitos é considerado na resistência à ruptura por meio da seleção de um caminho crítico que une os defeitos retangulares e que usa as direções longitudinal e circunferencial. Para a avaliação do MLOR usou-se pressões de falha para tubos com colônias de defeitos determinados experimentalmente e já publicados, além de simulações numéricas feitas pelo método dos elementos finitos (MEF), utilizando-se para isto o software comercial ANSYS. Por fim, neste trabalho concluiu-se que o MLOR apresentou bons resultados (máximos erro médio igual a -0.14 por cento e desvio padrão do erro igual a 3.53 por cento) quando comparados com os resultados experimentais e numéricos, já publicados, de nove corpos de provas em tamanho real. / [en] This dissertation comprises the evaluation of a new calculation methodology developed to predict the burst pressure of pipeline segments containing corrosion colonies. The new methodology is called Method of Orthogonal Lines Rupture (MLOR). The corrosion colonies are represented by rectangular defects, located on the outer surface of the pipeline segment. The objective of MLOR is to determine more accurate results than those calculated by the semi-empirical methods of ASME and DNV. The MLOR has also the objective of avoiding non-conservative results that can be obtained with the Mixed Type Interacting method (MTI). The MLOR presents a new way to assess the loss of effective thickness of a group of defects. It proposes the drawing of lines parallel to the longitudinal and circumferential directions that intend to represent the path by which the rupture of the pipeline is more likely to occur. These lines are called Orthogonal Lines of Rupture (LOR). It is also considered the employment of a strength circumferential factor f in the calculation of the effective thickness of the colony. This factor multiplies only the lengths of the LOR which are associated with the circumferential direction of the pipeline. Using that, the intact material existing between two defects is considered in the calculation of the rupture resistance. The critical path connects the rectangular defects using lines parallel to the longitudinal and circumferential directions. The evaluation of the MLOR was accomplished by comparing its burst pressure calculations with already published results determined for nine full scale tests carried out with specimens that contained specially designed and constructed colonies of defects. The comparisons encompassed those experimentally published test results and also results determined by numerical simulations that employed the finite element method (ANSYS commercial software). Finally, the dissertation concludes that the MLOR showed good results (maximum average error equal to -0.14 percent and standard deviation of the error equal to 3.53 percent) compared with experimental and numerical results.