Pós-processamento dos Resultados

A interface estudada em 4.4.2, item 8 do uxograma da Figura 4.2, foi usada para a obtenção dos valores calculados pelo solver de elementos nitos, gerando dois arquivos que permitem que o modelo e seus resultados sejam visualizados no programa de pós-processamento. Um destes arquivos, de extensão .mod, contém a malha com os elementos e nós. O arquivo .dat contém os valores de tensões e deslocamentos para todos os time steps. A Figura 4.15 mostra duas capturas de tela do pós-processador criado nesta pesquisa mostrando, respectivamente da esquerda pra direita, a malha da estrutura modelada com elementos de placa e a superfície da viga.

Figura 4.15: Visualização da superfície (à esquerda) e da malha de elementos nitos (à direita) de uma placa plana com 2 materiais diferentes.

Essa funcionalidade, hoje implementada no TPNView, é o item 10 da metodologia vista na Figura 4.2. Além do modelo, essa funcionalidade permite visualizar-se o valor dos deslocamentos e tensões na estrutura ao longo do tempo. Uma comparação mostrando a compatibilidade entre o pós-processamento do MSC Patran e do TPNView para os resultados de deslocamentos desse exemplo no tempo t = 0,5 s podem ser vistos nas Figuras 4.16 e 4.17. Percebe-se que o pós- processamento feito pelo TPNView está correto, obtendo-se os mesmo valores de deslocamentos que o MSC Patran exibe.

Figura 4.16: Visualização no MSC Patran dos deslocamentos no tempo t=0,5s.

Metodologia Aplicada - SSB Boião

5.1 Sistema Modelado

O caso mostrado nesse capítulo é um exemplo prático para a metodologia proposta neste trabalho, e simula a análise de uma bóia de sub-superfície - SSB, boião. Essa bóia tem a vantagem de permitir o barateamento do sistema de linhas, uma vez que utiliza risers rígidos em catenária, SCR's. Isso só é possível porque o boião está localizado numa profundidade intermediária, a 100 metros da superfície, e praticamente não sofre ação das ondas, diminuindo assim seu movimento e conseqüentemente a fadiga nos risers [10]. As conexões entre a unidade de produção e o boião são feitas através de jumpers exíveis. Situamos o nosso caso na Bacia de Campos, Campo de Roncador, localizado no estado do Rio de Janeiro, Brasil, a uma lâmina d'água de 1800 metros.

A unidade utuante escolhida foi uma semi-submersível, com 19 linhas de risers e 16 linhas de ancoragem. Essas 19 linhas estão ligadas diretamente no boião pelos jumpers. Do boião saem 19 linhas SCR's que vão ao fundo do oceano. O boião está xo por 8 linhas de ancoragem. As tabelas 5.1 e 5.2 resumem as características de ambas as estruturas.

As condições ambientais de vento, correnteza e ondas do caso foram modeladas alinhadas

em relação ao ângulo de 45◦. A tabela 5.3 contém um resumo das características das condições

ambientais.

Como o objetivo desse trabalho é a funcionalidade da metodologia e não uma análise pro- funda do sistema oceânico, o caso foi analisado para um time step de 0,5 segundo e um tempo total de análise de 200 segundos. Como observado no começo desse capítulo, um valor nor-

Tabela 5.1: Características da Unidade Flutuante. Comprimento (m) 85,0 Boca (m) 85,0 Pontal (m) 50,0 Calado de Projeto (m) 27,5 Linhas de Ancoragem 16 Jumpers 19 Massa (ton) 75.000,0 Pontoons 2 Colunas 4

Tabela 5.2: Características do Boião.

Comprimento (m) 47,2 Boca (m) 40,0 Pontal (m) 12,5 Linhas de Ancoragem 8 Jumpers 19 Linhas de SCR 19

Tabela 5.3: Características das Condições Ambientais. Ondas Espectro Jonswap α 0,00398 γ 2,53 Ts 14,78 Hs 7,16 Vento Espectro Harris Velocidade (m s) 23,11m/s θ 45◦ Correnteza Perl de Velocidades Profundidade (m) Vel. (m s) - θ 0 1.11 - 45◦ 100 1.06 - 45◦ 350 0.82 - 45◦ 500 0.52 - 0◦ 1000 0.57 - 0◦ 1250 0.42 - 0◦ 1500 0.22 - 22.5◦ 1795 0.27 - 9.2◦

mal de análise do comportamento de uma unidade utuante é de 3.000 segundos, podendo facilmente chegar a 15.000 segundos de análise. O sistema foi modelado no pré-processador Prea3D. Uma captura de tela mostrando a unidade e as linhas pode ser observado na gura 5.1.

Figura 5.1: Modelagem do sistema oceânico no pré-processador Prea3D.

Enquanto o sistema oceânico é modelado no Prea3D, cabe ao Patran modelar a estrutura a ser analisada por MEF. A gura 5.2 mostra a geometria do boião modelado, assim como o arranjo dos oito tendões onde foram aplicadas as cargas das linhas de ancoragem. Maiores informações do sistema para a análise hidrodinâmica, como as características de cada uma das linhas, podem ser vistas em [10].

Um ponto a ser estudado com atenção na hora da modelagem no pré-processador de elemen- tos nitos são as condições de contorno. Isso por que as estruturas modeladas por MEF, como no caso do Boião, fazem parte de um sistema maior, na qual sua restrições precisam estar bem denidas quanto à movimentação ou não nos seis grau de liberdade possíveis para cada um dos nós. Outros pontos importantes em modelagens desse tipo são as propriedades dos materiais, amplitude e direção das cargas e tipo de elemento escolhido.

Figura 5.2: Arranjo do Boião.

Neste último caso, a metodologia proposta no capítulo 4 permite aplicar o campo de forças e momentos em qualquer tipo de modelo, seja ele construído com elementos de viga, casca ou tridimensional (brick). Porém, conforme discutido na seção 2.2.5, a visualização de toda essa gama de pontos é uma tarefa que requer muito processamento, ainda mais se forem oito nós por elemento.

Para a rotina de visualização aplicada no TPNView pretendeu-se, nessa primeira abordagem, a visualização de apenas elementos de casca. Isso porque a criação de um pós-processador para esse tipo de elemento de quatro nós já tem uma considerável complexidade. Além disso, atualmente a maioria das análises em Engenharia Naval e Oceânica são feitas com elementos desse tipo. A ampliação para elementos tridimensionais de oito nós é uma hipótese a ser considerada no futuro, caso esse tipo de análise torne-se mais comum, e a capacidade gráca dos computadores aumente.