O objetivo deste trabalho é otimizar placas de materiais compósitos laminados com reforçadores, aproveitando-se do efeito de tensões residuais térmicas em problemas de estabilidade elástica e de freqüências naturais não amortecidas. Na maioria dos casos, a complexidade do problema não permite que somente o bom senso de engenharia seja suficiente para identificar configurações favoráveis ao enrijecimento elástico e geométrico. Técnicas de otimização são necessárias, portanto, para determinar projetos que tirem o melhor proveito da presença das tensões térmicas. A placa é modelada por elementos finitos lagrangianos isoparamétricos bi-cúbicos, baseados na formulação de Reissner-Mindlin. Aproximações dos autovalores via quociente de Rayleigh (RQA) são utilizadas para otimizar o desempenho da placa que opera em determinada faixa de temperatura. Expressões analíticas de sensibilidade das matrizes geométricas térmicas e de pré-carga são deduzidas para o cálculo da sensibilidade dos autovalores com relação às alturas das lâminas. Uma estratégia é proposta para reduzir o número de análises. Problemas de maximização de autovalor sujeitos a restrições de massa e/ou modos e de minimização da massa, com restrições de autovalor, são resolvidos. Abordagens para definir um projeto que deva atuar em diferentes temperaturas de operação são apresentadas. Os resultados numéricos mostram que os projetos ótimos são fortemente influenciados pelas tensões residuais térmicas, especialmente se as estruturas forem mais delgadas.

Este trabalho aborda os conceitos básicos da distribuição de temperaturas e cálculo das tensões térmicas nas estruturas de comportamento linear, utilizando o Método dos Resíduos Ponderados (variante de Galerkin). De modo a sedimentar os conceitos, foram desenvolvidos exemplos de aplicação. / This paper deals with the basic concepts of both temperature distribution and thermal stresses evaluation in structures of linear behavior, by means of the Method of Weighted Residuals (Galerkin\'s approach). Examples of application have been developed in order to sediment the concepts.

Este trabalho aborda os conceitos básicos da distribuição de temperaturas e cálculo das tensões térmicas nas estruturas de comportamento linear, utilizando o Método dos Resíduos Ponderados (variante de Galerkin). De modo a sedimentar os conceitos, foram desenvolvidos exemplos de aplicação. / This paper deals with the basic concepts of both temperature distribution and thermal stresses evaluation in structures of linear behavior, by means of the Method of Weighted Residuals (Galerkin\'s approach). Examples of application have been developed in order to sediment the concepts.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-06-20T17:29:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_ElderSilva.pdf: 10947725 bytes, checksum: de00b6e9f2c93bb210ce6ec7e6d47497 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T17:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_ElderSilva.pdf: 10947725 bytes, checksum: de00b6e9f2c93bb210ce6ec7e6d47497 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Capes / O transporte de petróleo e seus derivados é uma atividade que requer muito cuidado, não somente pelo custo elevado dos produtos, mas também pelo seu potencial de causar graves acidentes. Um dos modos de transporte mais utilizados e seguros para esse tipo de operação são os dutos metálicos, tanto para prospecção quanto para o transporte. Inspeções periódicas em dutovias são fundamentais para detecção de danos físicos e avaliação da corrosão. A corrosão por sua vez, se trata de um processo natural que pode ser controlado e retardado, mas não eliminado. Portanto a inspeção das linhas é fundamental para obter dados sobre os defeitos de corrosão e assim avaliar a resistência dos dutos corroídos, visando uma operação segura das linhas. Para realizar as avaliações de integridade estrutural de dutos, vários métodos podem ser empregados. Os Métodos Analíticos Semi-Empíricos, que embora geralmente fornecem resultados muito conservativos implicando em parada prematura das linhas com defeitos de corrosão, ainda são largamente utilizados pois geram resultados seguros com razoável rapidez. Os Métodos Numéricos, particularmente o Método dos Elementos Finitos (MEF), têm gerado resultados com excelente acurácia em relação aos ensaios experimentais, mas não são tão empregados devido à complexidade de uso, que implica em uma análise demorada e necessidade de profissionais especializados para sua utilização. Na literatura são encontrados vários trabalhos sobre a avaliação da integridade de dutos corroídos com carregamento exclusivo de pressão interna. Em contrapartida, foram desenvolvidos poucos estudos acerca da avaliação de resistência de dutos sob carregamento combinado de pressão interna com outros tipos de carregamento. Com as recentes demandas de produção e exploração onde os dutos podem transportar fluídos de alta temperatura sob pressão, torna-se cada vez mais necessário levar em conta os fenômenos termomecânicos acoplados. Esse trabalho se propõe a estudar dutos com defeitos de corrosão interagentes sob carregamento combinado de pressão interna e cargas térmicas através do MEF para mostrar a importância da consideração das cargas térmicas para avaliar a integridade de dutos corroídos. Ao fim das análises, foi constatado que as cargas térmicas podem reduzir significativamente a pressão de falha de dutos corroídos, com perdas percentuais até 8,86%, quando é aplicado uma temperatura relativa de 100°C. Por fim mostrouse que a consideração das cargas térmicas influencia significativamente a integridade estrutural de dutos corroídos, principalmente para dutos com defeitos de corrosão com comprimento total longo e/ou profundos. / The transport of oil and its derivatives is an activity that requires special attention, not only due to the high costs of the goods, but also for its potential to cause serious accidents. One of the safest modes to realize exploration and transport operations is the use of metallic pipes. Periodic inspections of pipes are critical to detect injury and to evaluate the action of corrosion. Corrosion is a natural process that can be controlled and delayed but not completely avoided. Proper inspection and monitoring of the lines are critical to obtain data of the corrosion defects and assess the structural resistance of corroded pipes, thus allowing safe operation of the lines. To assess the structural integrity of pipes, various methods can be employed. The Semi- Empirical Analytical Methods, which usually provide very conservative results resulting in premature shutdown of the lines with corrosion defects, are still widely used as they generate quickly reliable results. The numerical methods, particularly the Finite Element Method (FEM), have generated results with excellent accuracy compared to experimental tests, but are not very employed yet due to the complexity of use, which involves time-consuming analysis and specialized professionals. On one hand, several papers about the evaluation of the integrity of corroded pipes with internal pressure loading can be found in the literature. On the other hand, few studies have been developed about the integrity of pipes submitted to combined loading, such as internal pressure with other types of loads. With the recent demands of production and exploration, where pipes can transport high temperature fluids under pressure, it becomes increasingly necessary to take into account the coupled thermo-mechanical phenomena. This work aims to study the integrity of pipes with interacting corrosion defects under combined load composed by internal pressure and thermal loads. The MEF is used to perform the numerical analysis and to show the importance of considering the thermal loads to evaluate the integrity of corroded pipes. It was highlighted that the thermal loads can significantly reduce the failure of corroded pipe pressure, by percentage losses up to 8.86% when considering a relative temperature of 100°C. Finally it was shown that the consideration of the thermal loads in the models significantly influences the structural integrity of corroded pipes, particularly for those with long total length and/or deep corrosion defects.