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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2002.tde-09012024-092721
Document
Author
Full name
Nelson Cárdenas Olivier
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2002
Supervisor
Committee
Gonçalves, Edison (President)
Almeida, Pedro Afonso de Oliveira
Machado, Izabel Fernanda
Title in Portuguese
Análise da influência dos carregamentos cíclicos sobre o comportamento mecânico das camadas poliméricas dos cabos submarinos eletro ópticos.
Keywords in Portuguese
Cabos umbilicais
Carregamento cíclico
Abstract in Portuguese
Com o presente trabalho, pretendeu-se avaliar a influência dos carregamentos cíclicos sobre o comportamento mecânico das camadas poliméricas externa (HDPE) e interna (LDPE) dos cabos submarinos eletro-ópticos (cabos umbilicais) empregados nas operações offshore. Primeiramente, numa bancada projetada e fabricada especialmente para esse fim, foi ensaiada à fadiga, uma seção de um cabo umbilical de diâmetro exterior de 108 mm. Depois de ser submetida a um determinado número de ciclos de carga, retiraram-se dessa seção amostras de ambas as camadas poliméricas. Também foram retiradas amostras de uma seção do cabo que não sofreu nenhum tipo de carregamento. Com as amostras retiradas, foram confeccionados corpos de prova para ensaios de tração, segundo a norma ASTM 638. Estes espécimes foram ensaiados à tração e, a partir da análise e comparação dos resultados, comprovou-se que o material da camada externa do cabo, HDPE, sofreu variações no seu comportamento mecânico, observando-se uma diminuição brusca na tenacidade do material devido aos carregamentos cíclicos. No material da camada interna (LDPE) não se observou nenhuma variação perceptível no seu comportamento mecânico. Finalmente, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF), e com ajuda dos códigos computacionais LUSAS e ALGOR estabeleceram-se modelos físico-matemáticos com a finalidade de avaliar as grandes deformações nestes tipos de materiais, e cuja geometria seguiu os padrões dos corpos de prova ensaiados àtração. Observou-se durante as simulações computacionais que com o "software" LUSAS para ambos os materiais, HDPE e LDPE obtiveram-se bons resultados, não acontecendo o mesmo com o "software" ALGOR. Com os resultados obtidos, foi possível avaliar o comportamento mecânico desses polímeros estruturais e sua indicação como materiais de engenharia confiáveis
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Cyclic charging
Umbilical cables
Abstract in English
The aim of the present work is to evaluate the cyclic loading influence on the mechanical behavior of the polymeric external (HDPE) and internal (LDPE) layers that conform the optical-power submarine cables, employed in offshore operations. First, in the laboratorial arrangement specially projected and constructed to the experimental work, was tested a section of a cable, whit external diameter of 108 mm, subjected to fatigue loading. After a pre-defined number of load cycles, samples of the external and internal layers were retired from loaded cable. Following the standard ASTM 638, tensile test specimens were machined from the obtained samples, as well as from unloaded samples. After the tensile test, the results analysis showed that the material corresponding to the external layer (HDPE), had suffered changes in its mechanical behavior. Was observed, in this case, an abrupt drop in the material tenacity caused by the cyclic loading. In the internal layer was not observed a significant variation. Finally, using the Finite Element Method (FEM), and with the help of softwares like LUSAS and ALGOR were developed physical-mathematical models with the purpose of evaluating large deformations in these types of materials, and the geometries used followed the patterns of the tensile test specimens. It was observed during the computational simulations using the LUSAS software that we can obtained good results for both materials, HDPE and LDPE, what did not happen with the software ALGOR. The results analysis and the final conclusions serve to evaluate the mechanical behavior of these structural polymers and to indicate them as engineering reliable materials.
 
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Publishing Date
2024-01-09
 
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