Avaliação numérica de fatores de concentração de tensão em elos de amarras tracionadas sem e com barreiras geométricas
Fatores de Concentração de Tensão. Linhas de Ancoragem Offshore. Superfícies Curvas. Elementos Finitos. Abaqus.
O desenvolvimento de recursos energéticos offshore, especificamente a exploração de petróleo e gás, tem aumentado significativamente. Como consequência, há uma demanda crescente por tecnologias e conceitos de ponta para aumentar a produtividade neste setor. Um dos componentes essenciais das plataformas flutuantes de águas profundas e ultraprofundas é o sistema de ancoragem, cujo projeto requer considerações rigorosas, devido aos custos substanciais de reparo associados a falhas inesperadas nas linhas de ancoragem. Embora diversos estudos tenham sido conduzidos nesta área, o impacto do contato entre elos de amarras e barreiras geométricas, como superfícies curvas — responsáveis por guiar ou restringir a extremidade superior das linhas de ancoragem — no contexto da avaliação do comportamento dos elos e na investigação dos mecanismos de flexão em amarras, permanece um tanto negligenciado. Esta dissertação tem como objetivo avaliar as consequências da interação entre elos e superfícies curvas não ranhuradas na distribuição de tensões, na localização dos pontos críticos de tensão e nos fatores de concentração de tensão (Stress Concentration Factors - SCFs). A investigação é conduzida por meio de uma modelagem tridimensional baseada no método dos elementos finitos, realizada no software comercial Abaqus®, considerando o comportamento dos elos quando submetidos ao carregamento de tração e aos mecanismos de flexão no plano e fora do plano. As descobertas preliminares analisam a distribuição de tensão dos elos, identificam pontos críticos de tensão e calculam os fatores de concentração de tensão correspondentes, considerando inicialmente o carregamento de tração. Adicionalmente, é realizado um estudo paramétrico para verificação do efeito da variação do raio da superfície curva. Os resultados iniciais indicam que a presença de superfícies curvas impacta significativamente a distribuição de tensões dos elos, a localização dos pontos críticos de tensão e os SCFs correspondentes. Essas descobertas têm implicações práticas importantes para a análise de linhas de ancoragem de plataformas offshore. Como continuidade desta pesquisa, propõe-se a investigação dos fatores de concentração de tensão considerando o efeito de flexão tanto no plano como fora do plano, sem e com barreiras geométricas.