Avaliação das Tensões Atuantes no CD Leblon Através de Elementos Finitos e de Medições de Deformações com Extensômetros Elétricos.
Objetivos:
Avaliar as tensões existentes no CD Leblon e, em caso de tensões excessivas, sugerir alterações para a redução dessas tensões.
O Projeto foi dividido em duas partes: a Avaliação Numérica e a Avaliação Experimental.
Avaliação Numérica:
Com o objetivo de se determinar os locais com as maiores tensões foi realizada a modelação da embarcação através do Método dos Elementos Finitos. A modelação da geometria foi baseada em informações fornecidas pela navegação São Miguel. Para a modelação precisa da embarcação foram utilizados aproximadamente 910.000 elementos de placa.
A embarcação possui 6 tanques de armazenamento e dois tanques de óleo diesel. A avaliação numérica foi executada com várias combinações de carregamento, e alguns deles serão aqui mostrados.
Carregamento 1:
Figura 1: Desenho esquemático do primeiro carregamento
Figura 2: Perfil de tensões na caverna em x=16m com o primeiro carregamento
As medições na embarcações foram realizadas com os tanques 1 e 3 de boreste, o tanque 2 de bombordo e os tanques de óleo diesel com 50% da capacidade máxima. Com esse carregamento (como pode ser observado na Figura 3) foram calculadas as tensões nas regiões onde foram realizadas as medições em escala real.
Figura 3: Desenho esquemático do carregamento real
Avaliação Experimental:
No dia 9 de dezembro de 2008 a equipe do LEME/COPPE/UFRJ foi a bordo do CD Leblon para a realização das medições de deformações. Foram instalados quatro extensômetros elétricos (strain-gages) tri-axiais (roseta). As fotos 1 e 2 mostram dois desses sensores instalados nos locais.
Foto 1: strain-gage roseta colado em uma hastilha
Foto 1: outro strain-gage roseta colado em uma hastilha
Para a realização das medições os seguintes equipamentos foram utilizados:
Utilizando-se o carregamento da figura 1, foram calculadas as tensões na região da borboleta da ligação prumo-hastilha das cavernas em x=0,0m até a caverna em x=16,0 m.
Figura 1: Desenho esquemático do primeiro carregamentoA figura 2 mostra a tensão de 252 MPa (maior que o limite elático - 230 MPa - do aço) na região da borboleta de ligação prumo-hastilha.
Figura 2: Perfil de tensões na caverna em x=16m com o primeiro carregamentoCarregamento Real:
As medições na embarcações foram realizadas com os tanques 1 e 3 de boreste, o tanque 2 de bombordo e os tanques de óleo diesel com 50% da capacidade máxima. Com esse carregamento (como pode ser observado na Figura 3) foram calculadas as tensões nas regiões onde foram realizadas as medições em escala real.
Figura 3: Desenho esquemático do carregamento realA Figura 4 mostra o local onde os extensômetros elétricos de deformação foram instalados nas hastilhas 2, 4 e 5.
Figura 4: Local da instalação dos sensores de deformação nas hastilhas 2, 4 e 5
Figura 4: Local da instalação dos sensores de deformação nas hastilhas 2, 4 e 5No dia 9 de dezembro de 2008 a equipe do LEME/COPPE/UFRJ foi a bordo do CD Leblon para a realização das medições de deformações. Foram instalados quatro extensômetros elétricos (strain-gages) tri-axiais (roseta). As fotos 1 e 2 mostram dois desses sensores instalados nos locais.
Foto 1: strain-gage roseta colado em uma hastilha
Foto 1: outro strain-gage roseta colado em uma hastilhaPara a realização das medições os seguintes equipamentos foram utilizados:
- 1 controladora CompacDaq com 3 módulos NI9237 (4 canais cada módulo) da National Instruments;
Figura 5: Evolução das Tensões (calculadas a partir das deformações medidas)
- 1 Notebook Toshiba Satellite U305 equipado com software especialmente desenvolvido em LabVIEW para a aquisição dos sinais.
A partir de valores iniciais zerados, foi iniciado o carregamento simultâneo de todos os tanques seguindo o diagrama apresentado na figura 3. As medições foram realizadas durante esse carregamento e foi utilizada uma taxa de amostragem de 1,0 Hz.
Durante o carregamento um dos strain-gages (o da hastilha 3) apresentou mal funcionamento, portanto só foi possível obter os resultados correspondentes as hastilhas 2, 4 e 5, correspondentes as rosetas R4, R2 e R1 porém não prejudicando o objetivo final.
A figura 5 mostra o gráfico da evolução das tensões nas três rosetas (R1, R2 e R4) na etapa final do carregamento (últimos 6.500 segundos).
Figura 5: Evolução das Tensões (calculadas a partir das deformações medidas)Resultados:
A tabela 1 apresenta um comparativo entre os valores medidos e calculados.
A tabela 1 apresenta um comparativo entre os valores medidos e calculados.
Tabela 1: Comparação entre os valores medidos e calculados
A comparação entre os valores medidos e os calculados demostra que o modelo está bem ajustado.
Os resultados obtidos no cálculo com o carregamento 1 mostram que a realidade apresentada no CD Leblon foram reproduzidas.
São necessárias várias alterações estruturais com o objetivo de se aumentar a resistência mecânica das chapas.
É recomendado que antes de realizada qualquer alteração física estrutural na embarcação essa mesma alteração seja primeiro implementada no modelo para se observar a sua eficiência.
Os resultados obtidos no cálculo com o carregamento 1 mostram que a realidade apresentada no CD Leblon foram reproduzidas.
São necessárias várias alterações estruturais com o objetivo de se aumentar a resistência mecânica das chapas.
É recomendado que antes de realizada qualquer alteração física estrutural na embarcação essa mesma alteração seja primeiro implementada no modelo para se observar a sua eficiência.
ESSE PROJETO FOI ENCERRADO EM 20/FEV/2009
