Dinâmica não linear de risers incluindo o contato unilateral com o fundo do mar

Resumo

Risers são estruturas utilizadas para prospecção de petróleo, podendo ser modeladas como vigas longas, submetidas ao seu peso próprio, pressão de fluidos externo e interno, correnteza marítima, e ondas do mar. Existe uma condição de contorno em certas configurações de risers, como catenária e lazy-wave, que envolve um contato unilateral não linear entre o riser e o solo do fundo do mar. A análise dessas configurações envolve a estática e a dinâmica, possivelmente com grandes deslocamentos e grandes rotações da estrutura. Nesse contexto uma formulação não linear cinematicamente exata de vigas se torna bastante atrativa para modelar um riser, a fim de capturar as não linearidades geométricas presentes. Além disso, a representação da interação do contato não linear entre a estrutura e o solo deve ser feita de forma cuidadosa. Nesse projeto propõe-se a modelagem dinâmica de risers com o uso de vigas não lineares sem limitações teóricas para a magnitude de deslocamentos e rotações sofridos, bem como um tratamento da condição de contato não linear entre o riser e o solo utilizando-se do Método da Argamassa (Mortar Method), com o uso de multiplicadores de Lagrange. Especificamente para a interação do contato será utilizada a descrição da estrutura utilizando-se splines ou do Método dos Mínimos Quadrados Móvel (Moving Least Squares - MLS). O desenvolvimento dessa nova técnica de modelagem do contato possibilitará obter respostas interessantes no que tange à interação dinâmica entre o riser e o solo. Ainda possibilitará o estudo de problemas práticos, como a instabilidade de risers sob o foco dinâmico, tanto para situações de formações de laços, bem como para prever raios de curvatura na configuração pós-flambagem em situações de compressão dinâmica nas regiões próximas ao ponto de início de contato entre o riser e o solo.