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A meus pais Sebastião e Maria, a meus irmãos Cláudia, Ricardo e Cristina e a minha esposa Kerstin pelo constante apoio e incentivo durante o desenvolvimento dessa tese.A meu orientador, Prof. Dr. Celso Pupo Pesce, pela orientação, discussões e ensinamentos ao longo desses anos de pesquisa.Aos profs. Drs. Roberto Ramos Junior, Clóvis de Arruda Martins, Claudio Schön e Carlos E. N. Mazzilli pelo sempre pronto auxílio e discussões durante este trabalho.Ao Dr. Anderson Barata Custódio, do CENPES/Petrobras, pelo apoio sempre presente, através dos projetos de pesquisa apoiados por aquela empresa junto ao Aos senhores Álvaro e Daniel Fontes da empresa Jaguaré Protótipos pela parceria no desenvolvimento e construção do dispositivo e meios necessários à realização dos experimentos.A empresa BRASTUBO que forneceu os tubos de PEAD usados nos ensaios e em especial ao senhor Luiz Carlos dos Santos, Gerente da Qualidade, pela intermediação na aquisição dos tubos. Sempre prestativo e atencioso nas minhas solicitações de informações, forneceu valiosas informações sobre os tubos de PEAD e seu processo de fabricação.A equipe técnica da MTS Brasil, que sempre atendeu prontamente a meus pedidos de ajuda para a compreensão dos programas, detalhes da máquina e auxílio na A CAPES e à Seção de Pós Graduação da Engenharia Mecânica da EscolaPolitécnica pelo suporte financeiro oferecido pelo seu programa de bolsas de doutorado. RESUMOTubos flexíveis são estruturas complexas compostas de várias camadas metálicas e poliméricas empregados pela indústria offshore na exploração de hidrocarbonetos. O estudo do comportamento estrutural e das falhas que podem advir do lançamento e uso desses sistemas em campo é uma área vasta e fecunda da mecânica estrutural.Apesar dos progressos alcançados na análise e nos vários estudos conduzidos ao longo dos anos, no sentido de explicar o surgimento do fenômeno conhecido por birdcaging pesquisando o comportamento das camadas conhecidas como armadura de tração, pouca atenção foi direcionada ao comportamento estrutural da capa plástica externa.A presente tese contribui com os estudos do mecanismo deflagrador do birdcaging à luz do comportamento estrutural da capa plástica e apresenta um critério limite para a previsão do fenômeno.Estudos analíticos, numéricos e principalmente experimentais foram realizados em tubos de PEAD simulando a capa plástica com a finalidade de investigar a instabilidade axissimétrica desta quando sujeita a compressão axial e pressurização interna.Utilizando o modelo analítico adaptado, foi criado um diagrama de limite de instabilidade com o uso de força e pressão interna adimensionalizadas. Este diagrama, testado com simulações realizadas em elementos finitos, ensaios experimentais em tubos de PEAD, e com valores de ensaios experimentais em tubos flexíveis, oferece um critério de engenharia para a predição do fenômeno em questão.Palavras-Chave: Tubos flexíveis, birdcaging, polímeros, tubos de PEAD, critério limite plástico, instabilidade, comportamento estrutural. ABSTRACTFlexible pipe...

This paper discusses a nonlinear analytical model for flexible pipe crushing analysis, improving analytical models previously published in OMAE2003, 2010 and 2011. Following that path, and still based on the concept of equivalent pipes and rings, the present model discusses a strategy to cope with an elastic-to-plastic analysis. Such a model considers the combined action of squeezing and concentrated loads applied as representing those due to the caterpillar shoes. Experimental results and finite element analysis are used to assess the pertinence of analytical modeling hypotheses.

Due to compressive loads, offshore flexible pipes may exhibit global and local instabilities and as a consequence structural failures. This work presents an experimental investigation concerning the local structural behavior of a real 2.5-inch flexible pipe under compressive load. Three instabilities events were observed in the experimental test: elephant's foot buckling, birdcaging and wrinkling. Digital image correlation techniques, applied for the first time in this scenario, allowed a clear experimental assessment. Correspondence between axial compressive loads and observed instabilities is discussed. Linear elasticity formulations are used to explain the structural behavior, culminating on an instability diagram for elephant's foot buckling deflagration, based on a von Mises stress yielding criterion. Keywords Flexible pipe Á Structural instability Á Radial buckling Á Birdcaging Á Elephant's foot buckling Á Compressive loads Á Experimental analysis Á Digital image correlation Technical Editor: Celso Kazuyuki Morooka.

A set of tests was performed in a non-armored Steel Tube Umbilical (STU), including pure pressure loading, constant and variable tension loads and combinations of constant and cyclic bending moment and tension. Tests were made for pressurized and non pressurized conditions. Strains were measured with strain gages attached to the external surface of selected tubes. Instrumentation was performed in four windows that were opened on the umbilical outer sheath to provide access to the tubes. Besides the strains, tension, internal pressure and imposed angle were measured. Comparisons with results obtained using the model presented in Part I, [1], are presented for different load conditions.