[pt] Neste trabalho apresenta-se uma metodologia pelo método dos
elementos
finitos para a análise estática-dinâmica bi-dimensional de
linhas marítimas
considerando-se o contato com o leito marinho. Para o cabo
considera-se o
elemento de dois nós do modelo de viga de Euler-Bernoulli
com as grandezas
estáticas e dinâmicas referidas a um sistema co-
rotacionado. Considera-se a nãolinearidade
geométrica associada ao movimento de corpo rígido da
estrutura,
supondo pequenas deformações. No movimento da linha, são
consideradas as
influências do peso próprio, empuxo, carregamentos
hidrodinâmicos das correntes
marinhas, deslocamentos prescritos no ponto superior da
linha, forças de inercia e
ação de flutuadores. Os efeitos sobre a linha associados ao
contato com o fundo
marinho são considerados empregando-se a técnica dos
multiplicadores de
Lagrange. Estes representam o carregamento (forças e
momentos) requerido para
garantir as restrições geométricas. No modelo não são
considerados os efeitos das
forças de atrito com o fundo marinho, cuja rigidez é
considerada muito superior à
do cabo. A matriz de rigidez usual do modelo de vigas é
aumentada de forma a
acomodar as novas incógnitas resultantes da imposição das
condições de contato.
Desta forma, condições de contato, separação repetidos
(contato variável) e
grandes movimentos relativos do cabo com o leito são
contemplados pelo modelo.
A solução das equações algébricas não-lineares, resultantes
da integração
temporal passo-a-passo de Newmark, é obtida com a técnica
iterativa de Newton
Raphson. A metodologia numérica foi implementada e
resultados de alguns testes
para situações da engenharia offshore são mostrados e
comparados com os
apresentados por outros autores independentes. / [en] In this work a finite element methodology for two-
dimensional static and/or
dynamic analysis of maritime risers including contact with
the seabed is
considered. The line is modeled by a two node beam element
based on the Euler-
Bernoulli theory with a co-rotational coordinate system,
defined from the structure
space coordinate nodes, to refer the element equilibrium
and motion equations.
Geometric non-linear effects are considered, all associated
with rigid body
motions from the structure, under small strain hypothesis.
In the riser motion, the
influences of its own weight, buoyancy forces, hydrodynamic
loadings due to the
maritime currents, the prescribed displacements at the top
point line, the inertia
forces and the floating action are considered. Effects on
the line associated to the
seabed contact are considered using Lagrange multipliers.
They represent, the
required loading (forces and moments) to ensure the cable
geometric restrictions.
In the model, friction forces effects on the seabed are not
considered and the
seabed stiffness is taken much greater than the riser s.
The beam model stiffness
matrix results into an increased matrix to accommodate the
new model unknowns
reactions, which are represented by the contact forces and
moments. Similarly,
conditions for variable contact and/or separation, as well
as large relative motions
between the flexible line and the seabed, are contemplated
by the model.
Solutions of the resulting nonlinear motion equations are
obtained using
Newmark s step-by-step time integration procedure with the
Newton-Raphson
iterative technique, for the numerical solution
convergence. The methodology has
been implemented and some representative offshore
engineering testing analysis
results are presented compared to other independently
published solutions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:5662 |
| Date | 26 October 2004 |
| Creators | ABEL TORRES ANDREWS |
| Contributors | CARLOS ALBERTO DE ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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