Caracterização da flexibilidade de tubos curvos com terminações tangentes

Abstract

A inserção de elementos de tubo curvo em sistemas de tubagens industriais é de extrema importância, visto que a condução de fluidos e gases, pode ter trajectórias de grande complexidade geométrica. Complexidade essa que provoca solicitações de origem mecânica e reacções internas devidas a constrições estruturais. Este trabalho pretende desenvolver uma ferramenta numérica, com base em estudos analíticos, a caracterização do estado de tensão de um tubo curvo quando submetido a esforços de flexão sob o plano de curvatura. Elaborou-se um programa em MATLAB® que caracteriza o estado de tensão no plano de curvatura num tubo curvo de forma interactiva e calcula os integrais dos elementos compondo a matriz de rigidez dos elementos finitos. Numa segunda fase reformulou-se um código em FORTRAN-90 (INTEL® compilers) que permite a montagem matricial numa matriz global de cada matriz referente aos elementos finitos integrando a malha em que a estrutura é discretizada. Numa última fase comparou-se os resultados com valores reconhecidos cientificamente.

The inclusion of curved accessories in piping systems is of recognized importance for a correct fluid transport, given the complexity of the trajectories of the fluid conduction. A complex force system arises from the non-uniformity of such fluid path transportation as result of the effects of inertial forces and fluid pressure, coupled with other structural constraints This work proposes the development of a numerical tool for the stress and deformation analysis of curved pipes subjected to in-plane forces. Two computer programs in FOTRAN and MATLAB language were prepared to evaluate the stress and deformation state of curved pipes eventually combined with tangent terminations subjected to generalized in-plane bending forces .The programs prepare the stiffness matrices of the elements, assemble them and insert the force system in order to solve the matrix equation where the displacement field is obtained. The proposed method operates with a displacement field combining 3rd order hermitian polynomials in the beam type displacement with the shell surface displacement where here Fourier expansions are used. The obtained results were compared with technical literature about the theme.