Browsing by Author "Oliveira, C.A.M de"
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- Análise não-linear de elementos tubulares submetidos à compressão: fenómenos de instabilidadePublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deA noção de estabilidade aparece associada ao conceito de equilíbrio de uma estrutura, caracterizada pelos valores dos deslocamentos dos seus pontos. Essa instabilidade pode surgir pela ocorrência de uma bifurcação de equilíbrio (instabilidade bifurcacional) ou pela ocorrência de um ponto limite (instabilidade por snap-through). O esforço de compressão tende a acentuar o efeito de curvatura em elementos estruturais, ao contrário do efeito da tracção.
- Análise termo-mecânica de sistemas tubulares submetidos a pressão interna e a elevadas temperaturasPublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deEste artigo apresenta o desenvolvimento de um elemento finito tubular com dois nós para análise térmica e mecânica de tubagens industriais. Apresenta-se o desenvolvimento de uma formulação para a caracterização da deformação em sistemas tubulares de parede fina, com base num campo de deslocamentos para uma casca e uma formulação adicional para a obtenção da matriz rigidez de forma a considerar-se o efeito da pressão interna em sistemas desta natureza, tal como é referido em (1).No projecto de estruturas tubulares a análise do efeito da pressão interna, por diminuir a flexibilidade dos elementos aumentando por isso a rigidez da estrutura (2).Contabiliza-se o efeito da temperatura, considerando uma assimetria de carregamento ao longo da secção recta tubular, verificando-se um aumento da flexibilidade e consequente diminuição da rigidez da estrutura.Apresentam-se cas0os numéricos para cálculo do factor flexibilidade em estruturas submetidas, simultaneamente, a pressão interna e a variações de temperatura, comparando-se os resultados com outros elementos finitos disponíveis e com as curvas de projecto ASME.
- Análise termo-mecânica de sistemas tubulares submetidos a pressão interna e a elevadas temperaturasPublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deEste artigo apresenta o desenvolvimento de um elemento finito tubular com dois nós para análise térmica e mecânica de tubagens industriais. Apresenta-se o desenvolvimento de uma formulação para a caracterização da deformação em sistemas tubulares de parede fina, com base num campo de deslocamentos para uma casca e uma formulação adicional para a obtenção da matriz rigidez de forma a considerar o efeito da pressão interna em sistemas desta natureza, tal como refere Almeida (1982). No projecto de estruturas tubulares é importante a análise do efeito da pressão interna, por diminuir a flexibilidade dos elementos aumentando por isso a rigidez da estrutura, tal como referido por Fonseca et al (2003). Contabiliza-se o efeito da temperatura, considerando uma axissimetria de carregamento ao longo da secção recta tubular, verificando-se um aumento da flexibilidade e consequente diminuição da rigidez da estrutura. Apresentam-se casos numéricos para cálculo do factor flexibilidade em estruturas submetidas, simultaneamente, a pressão interna e a variações de temperatura, comparando-se os resultados com outros elementos finitos disponíveis e com as curvas de projecto ASME.
- Analysis of piping elbows in plane-bending using two different numerical modelsPublication . Fonseca, E.M.M.; Melo, F.J.M.Q. de; Oliveira, C.A.M deThe piping systems are used in industrial plants subjected to any efforts. These components are constituted by straight and curved or elbow elements. Elbows attached to nozzle or straight pipes produce a stiffening effect due to the restraint of ovalization provided by the adjacent components. These elements have a small thickness and when submitted to any efforts, the excessive oval shape may reduce the structural resistance and can lead to structural collapse. The complexity of this analysis will need some powerful and efficient numerical techniques with high computing performance. This work presents the development of two different numerical models of a finite pipe element with two nodal sections for mechanical analysis. The formulation presented is based on shell displacement theory, where the displacement field is based in different polynomial functions or trigonometric functions, for rigid beam displacement, and based in development Fourier series to model warping and ovalization of pipe cross section, reported in Fonseca (2005), Thomson (1980) and Melo (1992). Finite elements models presented in this work have been compared with some numerical examples produced by other author (Thomas, 1981). Finally, some conclusions are presented about the efficiency of these finite pipe element models.
- Desenvolvimento de novos modelos para a análise de tensões e de deformações em estruturas tubularesPublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deNeste artigo apresentam-se vários modelos numéricos para análise de estruturas tubulares, como uma alternativa aos elementos finitos de casca tradicionalmente utilizados em tais aplicações. Os modelos baseiam-se em diferentes campos de deslocamentos, sendo sumariamente apresentadas as formulações necessárias à sua definição. Mostram-se alguns casos de aplicação em estudo utilizando os modelos desenvolvidos e resultados comparativos experimentais.
- Desenvolvimento de novos modelos para a análise de tensões e de deformações em estruturas tubularesPublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deAs estruturas tubulares têm elevada importância tecnológica em aplicações abrangendo variados campos, como é o caso do transporte de fluidos para assegurar conforto nas comunidades (água e aquecimento), produção de energia e processos químicos. As aplicações avançadas como a produção de energia nuclear, a indústria aeronáutica e aeroespacial, estão sujeitas a elevados padrões de segurança impostos tanto na fase do projecto, como na das inspecções a efectuar a este tipo de estruturas. Não só a melhoria no desenho e as soluções construtivas para os componentes de estruturas de tubagens têm contribuído para os progressos verificados no projecto; com efeito, o desenvolvimento de materiais capazes de suportar as mais severas condições de serviço tem importante implicação não só na a redução do custo total do projecto (por economia de peso global, uma vez que a rigidez estrutural seja melhorada) mas também no aumento da segurança e fiabilidade. A ligação entre os vários componentes de uma tubagem (elementos rectos, curvos, flanges, reservatórios), as adversidades a que estão sujeitos, as altas temperaturas, os carregamentos diversos, o ambiente de exposição, o próprio transporte e a instalação de tubagens, traduz-se numa complexidade para o cálculo de tensões e deformações podendo originar os mais variados problemas. Áreas distintas de actuação como a mecânica dos materiais, a mecânica da fractura, análise de vibrações, entre outras, poderão de alguma forma contribuir para a minimização atempada de algumas ocorrências. A figura 1 representa algumas destas aplicações industriais, de estruturas deste tipo.
- Desenvolvimento de um elemento finito para análise de tensões em tubos curvosPublication . Fonseca, E.M.M.; Melo, F.J.M.Q. de; Oliveira, C.A.M deApresenta-se uma formulação para a caracterização do estado de tensão e deformação de sistemas tubulares de parede fina usando o método dos elementos finitos. O elemento de tubo desenvolvido apresenta um campo de deslocamentos para uma casca com o modelo de deformação de semi-membrana. A solução para obter a distorção de qualquer secção do tubo necessita de condições de fronteira do tipo deslocamentos ou forças prescritas. É apresentado um estudo numérico para obtenção do campo de tensões longitudinais de membrana e posterior determinação do factor de flexibilidade em tubos curvos submetidos à flexão pura.
- Determination of flexibility factors in curved pipes with end restraints using a semi-analytic formulationPublication . Fonseca, E.M.M.; Melo, F.J.M.Q. de; Oliveira, C.A.M dePiping systems are structural sets used in the chemical industry, conventional or nuclear power plants and fluid transport in general-purpose process equipment. They include curved elements built as parts of toroidal thin-walled structures. The mechanical behaviour of such structural assemblies is of leading importance for satisfactory performance and safety standards of the installations. This paper presents a semi-analytic formulation based on Fourier trigonometric series for solving the pure bending problem in curved pipes. A pipe element is considered as a part of a toroidal shell. A displacement formulation pipe element was developed with Fourier series. The solution of this problem is solved from a system of differential equations using mathematical software. To build-up the solution, a simple but efficient deformation model, from a semi-membrane behaviour, was followed here, given the geometry and thin shell assumption. The previous termflexibility factorsnext term are compared with the ASME code for some elbow dimensions adopted from ISO 1127. The stress field distribution was also calculated.
- Fenómenos de instabilidade em elementos tubulares submetidos à compressãoPublication . Fonseca, E.M.M.; Oliveira, C.A.M de; Melo, F.J.M.Q. deNeste artigo estuda-se o fenómeno de encurvadura por varejamento em elementos tubulares através dos resultados obtidos com um elemento finito de tubo, desenvolvido para análise não linear e com um programa comercial utilizando um elemento de viga com características não-lineares. Efectuaram-se ainda ensaios à temperatura ambiente em elementos tubulares, observando-se experimentalmente que a carga de colapso e o deslocamento lateral da estrutura apresentam comportamentos semelhantes aos resultados numéricos obtidos.
- Influência da pressão interna na rigidez de sistemas tubulares. Desenvolvimento numéricoPublication . Fonseca, E.M.M.; Melo, F.J.M.Q. de; Oliveira, C.A.M deEm engenharia o uso de elementos tubulares é frequente. Estas estruturas submetidas a diversos carregamentos exigem uma análise cuidada do seu comportamento. No projecto de sistemas tubulares é importante a análise do efeito da pressão interna, por diminuir a flexibilidade dos elementos aumentando por isso a rigidez da estrutura. Apresenta-se o desenvolvimento de uma formulação para a caracterização da deformação em sistemas tubulares de parede fina usando o método dos elementos finitos. Desenvolveu-se um elemento de 2 nós, com base num campo de deslocamentos para uma casca. Apresenta-se uma formulação para obtenção da matriz rigidez de forma a poder considerar-se o efeito da pressão interna. Apresentam-se casos numéricos para cálculo do factor flexibilidade e campo de deslocamentos em estruturas submetidas a pressão interna.