O presente trabalho foi realizado por meio de uma abordagem tríplice do problema de compressão dinâmica em risers, fundamentado em ensaios em um Calibrador Hidrodinâmico, com posterior confrontação dos resultados com formulações analíticas e o uso de programas comerciais dedicados ao estudo da estática e dinâmica de linhas flexíveis. O principal objetivo foi a determinação acurada, a partir de uma instrumentação pouco invasiva, dos comprimentos das ondas de flexão geradas no TDP, durante a compressão dinâmica. Esse objetivo, de per si, encerra o caráter de ineditismo da presente tese. Os ensaios consistiram na realização de movimentos circulares no topo de um modelo flexível lançado em catenária, sob diversas configurações, totalizando um total de 72 experimentos: foram utilizados três frequências de movimento, três amplitudes, quatro ângulos de topo e dois sentidos de rotação. Um sistema de monitoramento óptico foi utilizado como principal instrumentação. Além desse equipamento, foi utilizada uma célula de carga, posicionada entre o equipamento que prescrevia os movimentos ao modelo flexível e uma rótula, que permitia que a célula de cargas e movimentasse solidariamente ao sistema. Rotinas numérica próprias foram utilizadas para o pós-processamento dos dados obtidos. Os resultados foram, então, comparados com formulações analíticas constantes da literatura, bem como a adaptação da equação para a carga crítica de flambagem de vigas curvas, para as condições de contorno dos ensaios realizados. Como resultado principal, é possível citar a confirmação experimental da suposição corrente com relação ao número de onda associado às ondas de flexão geradas na compressão dinâmica, até então assumida como uma hipótese ad hoc. Além disso, o procedimento adotado, embasado teoricamente, foi utilizado desde o estabelecimento do material com que o modelo foi construído, passando pela elaboração racional da matriz de ensaios e finalizando com as análises realizadas, quando os resultados experimentais foram confrontados com as previsões analíticas. / This work was carried out through a threefold approach to dynamic compression in risers, based on tests in a Hydrodynamic Calibrator, with subsequent comparison of results with analytical formulations and the use of commercial softwares dedicated to the study of static and dynamic flexible lines. The main aim was an accurate determination, from a minimally invasive instrumentation, the lengths of flexural waves generated in the TDP, during dynamic compression. This goal, in itself, is the novelty of this thesis. The tests consisted in performing circular motion on top of a flexible catenary model launched under several conditions, amounting to a total of 72 experiments: three motion frequencies, three imposed amplitudes , four top angles and clockwise and counter-clockwise rotation. A tracking monitoring system was used as main instrumentation. In such equipment, a load cell was used, positioned between rotor used to prescribe top movements at the top of a flexible model, allowing the load cell jointly move around a bar conected to the shaft motor. Numerical routines, made by author, were used for data post-processing. The results were then confronted with analytical formulations from specialized literature, as well as the adaptation of the equation for the buckling critical load for curved beams under the boundary conditions of the tests. As a main result, it is possible to mention the experimental confirmation of the current assumption with respect to the wave number associated with bending waves generated during the dynamic compression, hitherto assumed as an ad hoc hypothesis. In addition, the procedure adopted, based in analytical theories, was used since the establishment of the material with which the model is built, through the rational development of the test matrix and ending with the analyzes carried out when the experimental results were compared with analytical predictions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-11082015-154505 |
| Date | 27 March 2015 |
| Creators | Amarante, Rodrigo de Almeida |
| Contributors | Fujarra, André Luís Condino |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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