Orientadores: Euclides de Mesquita Neto, Edson Antonio Capello Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thomazo_LuizHenrique_M.pdf: 1773463 bytes, checksum: e38435e9b18935ddc2edc19b8b2efac4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para a realização de análises dinâmicas estacionárias e transientes em domínios visco-elásticos limitados ou ilimitados, utilizando-se o Método dos Elementos de Contorno. São utilizados como estados auxiliares soluções não-singulares de problemas do semi-espaço e do espaço completo de meios visco-elásticos. Os estados visco-elásticos auxiliares são sintetizados numericamente, tanto no domínio da freqüência, como no domínio do tempo. Os mencionados estados auxiliares são constituídos das soluções em tensão e deslocamento resultantes de cargas espacialmente constantes, aplicadas sob segmentos lineares tanto na superfície de semi-espaços, como no interior de espaços completos. Inicialmente os estados auxiliares são sintetizados numericamente no domínio da freqüência, dando origem à análise de problemas estacionários. Na seqüência estados auxiliares transientes são obtidos a partir da aplicação da transformada de Fourier rápida (FFT) sobre os estados estacionários mencionados. Os estados auxiliares são utilizados para a síntese de uma versão não singular Indireta do MEC (MEC-I) tanto no domínio da freqüência quanto no domínio do tempo. No trabalho ainda é formulada e implementada a inclusão de um corpo rígido interagindo com o meio discretizado pelo MEC-I. O comportamento visco-elástico do contínuo é introduzido pelo princípio da correspondência e são analisados os modelos de histerése constante e de Kelvin-Voigt / Abstract: The main purpose of the present work is to further develop a methodology to perform stationary and transient dynamic analysis of viscoelastic continua by the Boundary Element Method. Numerically synthetized stationary and transient, half-space and full-space auxiliary states are employed to render a non-singular implementation of the indirect version of the Boundary Element Method, IBEM. The auxiliary states used in this word are displacement and traction components stemming from the solution two stress bounary value problems. A constant traction distribution applied at a linear segment over the viscoelastic half-space surface and at the interior of the viscoelastic full-space describe the solutions applied to formulate the BEM. The IBEM is formulated and implemented to render the dynamic solution of bounded and unbounded domains. The interaction of the IBEM mesh with a massless rigid body is also formulated in the context of this work. Viscoelastic effects are included by means of the correspondence principle. The influence of the constant hysteresis and the Kelvin-Voigt damping models are studied. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Mobile offshore jack-up drilling rigs are not custom-designed for a particular location but rated for typical operating characteristics, like water depths. They may be deployed at a number of different sites during their design life. Under the current guidelines, the jack-up is required to be assessed for its suitability for each new proposed location, assuming environmental loading conditions due to wind, waves and current corresponding to a 50-year return period storm applicable to the site. Traditionally, these assessments have been performed in two dimensions, simplifying the jack-up to a plane frame and the loading conditions to be in-plane with the rig's 'axis of symmetry'. This thesis introduces a computer program, named SOS_3D, for the fluid-structure-soil interaction analysis of jack-up response in three dimensions. Extensive experimental series have been performed to provide evidence for the generalisation of the foundationsoil interaction model to general six degree-of-freedom loading conditions and its applicability to load paths and stress levels relevant to jack-up spudcans. These experiments included (1) 1g single footing tests, (2) centrifuge single footing tests and (3) centrifuge model jack-up tests. The latter tests highlighted differences in response and mode of failure depending on the loading direction of the jack-up and re-iterated the importance of three-dimensional modelling. The numerical program SOS_3D introduced early in this thesis was shown to represent a useful tool for the prediction of jack-up behaviour under general combined loading in three dimensions. It provided reasonably good, conservative predictions of the experimentally measured jack-up behaviour.

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morini_RafaelGiovane_M.pdf: 17374266 bytes, checksum: e5f034607ded57361d157d72f2fb7810 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A dissertação é dedicada ao estudo do comportamento estrutural estático de risers rígidos montados em catenária para aplicações na exploração de petróleo em águas profundas. Estuda-se o problema de equilíbrio estático de risers, no qual é considerado o efeito do peso próprio, do empuxo, e a interação com o solo. Para tanto, utiliza-se do Método de Elementos Finitos Posicional, que é baseado em posições dos nós ao invés de deslocamento nodal, sendo que o referencial utilizado é o Lagrangiano Total. Adota-se a cinemática de Reissner para descrever o comportamento do pórtico plano, na qual são consideradas as deformaçõoes oriundas das tensões de cisalhamento. Utiliza-se o algoritmo de Newton-Raphson para a solução iterativa do problema não linear e o método de penalidades para a solução do problema de contato com o solo. São desenvolvidos estudos comparativos e de sensibilidade de alguns parametros envolvidos no problema de risers com o objetivo de avaliar a influencia do modelo do solo, das condições do contato solo-riser na região de toque sobre o comportamento estático do sistema acoplado. Os resultados são validados com resultados da literatura e por comparação de resultados obtidos com o programa Anflex, atualmente utilizado pela Petrobras. / Abstract: This dissertation is dedicated to the study of static structural behavior of Steel Catenary Riser for applications in oil exploitation in deep waters, considering soil-riser interaction. In this way, the problem of equilibrium static of risers, which is related to the self weight effect, thrust effect and the interaction with the soil is studied. For this purpose, the Positional Finite Element Method was used, which is based on positions of nodes instead of nodal displacements. The Total Lagrangian description was used. The beam's behavior was described with the Reissner kinematics. Newton-Raphson algorithm for iterative solution of nonlinear problem and the method of penalties for the solution to the problem of contact with the ground were used. The influence of soil model and soil-riser interaction conditions on the touch down point are evaluated by comparative studies of sensitivity of some parameters involved in the riser's problem. The results are validated with those from literature as well as they were compared with those provided by the software Anflex, which is currently used by Petrobras company. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

No presente trabalho, uma combinação do método dos elementos de contorno (MEC) com o método dos elementos finitos (MEF) é apresentada para a análise da interação entre estacas e o solo, considerado como um meio infinito tridimensional e homogêneo. O meio contínuo tridimensional de domínio infinito é modelado pelo MEC, enquanto as estacas consideradas como elementos reticulares são tratadas pelo MEF. As equações das estacas oriundas do método dos elementos finitos são combinadas com as do meio contínuo obtidas a partir do método dos elementos de contorno, resultando em um sistema completo de equações, que convenientemente tratadas, proporcionam a formulação de coeficientes de rigidez do conjunto solo-estacas. Finalmente, uma formulação para a análise do comportamento não-linear do solo na interface com a estaca é desenvolvida, tornando o modelo mais abrangente. / In the present work a combination of the Boundary Element Method (BEM) and the Finite Element Method (FEM) is used for pile-soil interaction analyses, considering the soil as a homogeneous, three-dimensional and infinite medium. The three-dimensional infinite continuous medium is modeled by the BEM, and the piles are, considered as beam elements, modeled by the FEM. This combination also is used for studying the interaction of plates sitting on a continuous medium. The pile equations generated from the FEM are combined with the medium equations generated from the BEM, resulting a complete equation system. Manipulating properly this equation system, a set of stiffness coefficients for the system soil-pile is obtained. Finally, to make the model more comprehensive, it presented a formulation to take into account the soil nonlinear behavior at the pile interface.

No presente trabalho, uma combinação do método dos elementos de contorno (MEC) com o método dos elementos finitos (MEF) é apresentada para a análise da interação entre estacas e o solo, considerado como um meio infinito tridimensional e homogêneo. O meio contínuo tridimensional de domínio infinito é modelado pelo MEC, enquanto as estacas consideradas como elementos reticulares são tratadas pelo MEF. As equações das estacas oriundas do método dos elementos finitos são combinadas com as do meio contínuo obtidas a partir do método dos elementos de contorno, resultando em um sistema completo de equações, que convenientemente tratadas, proporcionam a formulação de coeficientes de rigidez do conjunto solo-estacas. Finalmente, uma formulação para a análise do comportamento não-linear do solo na interface com a estaca é desenvolvida, tornando o modelo mais abrangente. / In the present work a combination of the Boundary Element Method (BEM) and the Finite Element Method (FEM) is used for pile-soil interaction analyses, considering the soil as a homogeneous, three-dimensional and infinite medium. The three-dimensional infinite continuous medium is modeled by the BEM, and the piles are, considered as beam elements, modeled by the FEM. This combination also is used for studying the interaction of plates sitting on a continuous medium. The pile equations generated from the FEM are combined with the medium equations generated from the BEM, resulting a complete equation system. Manipulating properly this equation system, a set of stiffness coefficients for the system soil-pile is obtained. Finally, to make the model more comprehensive, it presented a formulation to take into account the soil nonlinear behavior at the pile interface.