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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Análise numérica de uma junta soldada dissimilar utilizada em equipamentos off-shore
metadata.dc.creator: Alves, Daniel Nicolau Lima
metadata.dc.contributor.advisor1: Rodrigues, Marcelo Cavalcanti
metadata.dc.description.resumo: A busca pela eficiência estrutural nos sistemas mecânicos tem sido fortemente empregada com intuito de otimização econômica e garantia da seguridade estrutural, principalmente. Nesse sentido, a eficiência estrutural está apoiada na predição de potenciais falhas, que com o advento das ferramentas computacionais, situações de criticidade estrutural são previamente detectadas através de simulações numéricas aplicadas. Estudos realizados nos últimos anos têm buscado compreender a resposta dos materiais à presença de trincas em juntas soldada dissimilares, porém ainda não suficientes para desvendar totalmente as respostas de tenacidade à fratura decorrente da heterogeneidade presente nessas juntas. Esse tipo de união de componentes mecânicos é largamente utilizado na indústria mundial, em especial no setor de petróleo e gás. Sendo assim, avaliações de tenacidade à fratura tornaram-se aplicações correntes na elaboração de projetos e análises de integridade estrutural dos componentes e sistemas mecânicos. Trabalhos experimentais apresentaram significativos desvios da trinca de ensaio em relação ao plano da pré - trinca de fadiga, na direção do material mais dúctil presente nas juntas soldadas dissimilares. Este trabalho analisa comportamento da região da ponta da trinca, sob a perspectiva da mecânica da fratura, localizada em uma junta soldada dissimilar amanteigada utilizada na união de flanges a tubulações presentes nas linhas de produção de petróleo offshore investigado por Almeida (2014). A amostra da junta soldada (SE(B)) apresenta uma trinca localizada a 1mm da interface AISI 8630M-INCONEL 625, a qual provoca alta triaxialidade no material. O desvio da trinca em juntas soldadas dissimilares pode ser relacionado aos campos de tensão de deformação gerados na região da vizinhança da ponta da trinca. Resultados numéricos mostram o comportamento dos campos de tensão e campos de deformação gerados a partir dos carregamentos impostos. Foram observadas regiões com tensões críticas, evidenciadas através da ferramenta numérica de método de elementos finitos. Também foi observado um fluxo plástico preferencial no espécime de junta soldada dissimilar, o qual a literatura afirma ser um prenúncio da trajetória de crescimento da trinca. As análises numéricas apresentaram significativa acuracidade em relação ao fluxo plástico e a trinca desenvolvida durante os testes realizados. Os resultados obtidos apresentam concordância com a literatura e com o estudo experimental de Almeida (2014).
Abstract: The search for structural efficiency in the mechanical systems has been strongly used with the purpose of economic optimization and structural safety assurance, mainly. In this sense, the structural efficiency is supported in the prediction of potential failures, that with the advent of the computational tools, situations of structural criticality are previously detected through numerical simulations applied. Studies carried out in recent years have sought to understand the response of materials to the presence of cracks in dissimilar welded joints, but not yet sufficient to fully uncover fracture toughness responses due to the heterogeneity present in these joints. This union type of mechanical components is widely used in the industry worldwide, especially in the oil and gas sector. Thus, fracture toughness evaluations have become current applications in the design and structural integrity analysis of components and mechanical systems. Experimental work presented significant deviations from the test crack in relation to the fatigue pre - crack plane, towards the soft material present in dissimilar welded joints. This work analyzes the behavior of the crack tip zone, from the perspective of fracture mechanics, located in a dissimilar butyl welded joint used to join flanges to pipelines present in the offshore oil production lines investigated by Almeida (2014). The weld joint sample (SE (B)) shows a crack located 1mm from the AISI 8630M-INCONEL 625 interface, which causes high triaxiality in the material. The deviation of the crack in dissimilar welded joints may be related to the stress and strain fields generated in the crack tip vicinity. Numerical results show the behavior of the stress fields and strain fields generated from the imposed loads. Critical stresses zones were observed, evidenced by the numerical tool of finite element method. A preferential plastic flow was also observed in the dissimilar welded joint specimen, which the literature claims to be a harbinger of the crack growth path. Numerical analysis presented significant accuracy in relation to the plastic flow and the crack developed during the tests performed. The results obtained are in agreement with the literature and the experimental study of Almeida (2014).
Keywords: Trinca
Campos de tensão
Campos de deformação
Análise numérica
Crack
Stress fields
Strain fields
Numerical analysis
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/12936
Issue Date: 23-Jan-2017
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