Série de perguntas e respostas sobre questões de defesa de projetos de análise ao longo dos anos – parte 1

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Este tópico foi editado pela última vez por B0SS em 17/04/2018, às 21:45. 1. Apresentação pessoal (universidade onde se formou, empresa em que trabalha, cargo ocupado, etc.)? 2. Apresentar o relatório da defesa da análise: construção do modelo, condições de contorno de carga e deslocamento, resultados da análise, pós-processamento, conclusões, etc.? 3. Qual a diferença entre o projeto convencional de reservatórios sob pressão e o projeto analítico? 【Método de projeto convencional】Utiliza a falha elástica como critério, com base na tensão na membrana, para calcular a espessura do componente. O esforço máximo permitido não deve exceder um determinado valor limite (geralmente, 1 vez o esforço admissível). Os esforços locais presentes no recipiente, como os esforços nas bordas mais significativas, são representados por meio de um coeficiente de intensificação de esforço. O valor máximo de esforço, após levar em conta esses esforços locais, recebe o mesmo valor limite de resistência aplicável aos esforços na membrana. A espessura dos cilindros e conchas sob pressão interna, conforme a norma GB/T150, é calculada com base na tensão na membrana do componente (tensão total na membrana), sendo controlada em um nível equivalente a 1 vez a tensão admissível. Já para a espessura das tampas elípticas e discoidais, consideram-se as tensões locais causadas pelos efeitos nas bordas da tampa e do cilindro. A tensão máxima resultante da soma dessas tensões com as tensões de membrana é controlada para não exceder 1 vez a tensão admissível. Os métodos de design convencionais são simples, mas não são totalmente razoáveis, além de serem conservadores. 【Método de análise e projeto】Com base nos critérios de falha plástica e elastoplástica, levam-se em consideração os vários tipos de tensões presentes no recipiente, como a tensão total na membrana, as tensões nas bordas e as tensões de pico. São feitos cálculos precisos, e as tensões são classificadas de acordo com os diferentes tipos de falhas que elas podem causar. Para cada tipo de tensão, são estabelecidas condições específicas de resistência, a fim de calcular a espessura do componente. Os recipientes projetados segundo esse método são mais cientificamente adequados, seguros e confiáveis, além de possibilitarem certos benefícios econômicos. A norma JB/T4732 estabelece o cálculo da espessura dos vários componentes com base na análise de tensões, utilizando a terceira teoria da resistência dos materiais. As fórmulas de cálculo para o cilindro de pressão interna e a concha esférica, embora sejam formalmente semelhantes às fórmulas correspondentes da GB/T150, têm significados completamente diferentes no que diz respeito ao cálculo. A análise de design, ao distinguir as propriedades e os efeitos dos diferentes tipos de tensões, permite que o potencial de suporte do material seja plenamente aproveitado. Por isso, são exigidos padrões técnicos elevados em relação aos materiais, bem como no processo de fabricação e inspeção. 4. Qual é o escopo de aplicação da JB/T4732? 1). Recipientes cuja pressão de projeto seja maior ou igual a 0,1 MPa e menor que 100 MPa ； 2). Recipientes com nível de vácuo igual ou superior a 0,02 MPa ； 3). A temperatura de projeto deve ser inferior à temperatura correspondente na qual o controle da fluência determina a resistência admissível ao esforço. 5. Qual é a razão para o controle da tensão admissível na extremidade menor do invólucro cônico em 1,1 vezes? A área de tensão localizada é aquela em que a distância ao longo da direção das linhas meridionais não excede (Disδr/2)0,5, e onde a intensidade da tensão ultrapassa 1,1 vez a tensão admissível. De acordo com as normas de análise e projeto JB/T4732, deve-se utilizar um valor de tensão de 1,5 vezes a tensão admissível para controle. Para a extremidade menor da concha cônica, o nível de tensão geral é elevado. Se for utilizado um valor de 1,5 vezes a tensão admissível como parâmetro de controle, a tensão local na camada fina será maior que 1,1 vezes a tensão admissível; nesse caso, o valor excederá (Disδr/2)0,5. Portanto, para garantir a segurança, utiliza-se aqui um valor de 1,1 vezes a tensão admissível como parâmetro de controle. 6. Princípio do trabalho virtual e princípio de Saint-Venant? 【Princípio do trabalho virtual】, também conhecido como princípio do deslocamento virtual, foi estabelecido por Lagrange em 1764. Seu conteúdo é o seguinte: um sistema de partículas que inicialmente está em repouso, caso as restrições sejam restrições ideais e constantes, permanecerá em repouso desde que a soma do trabalho realizado por todas as forças atuantes sobre o sistema em relação aos deslocamentos virtuais dos pontos de ação dessas forças seja zero. O [Princípio de Saint-Venant] é um princípio fundamental da mecânica elástica. Seu conteúdo é o seguinte: a tensão no corpo, causada por uma carga localizada em uma pequena área (ou volume) do material elástico. Em locais um pouco mais distantes da área onde a carga atua, essa tensão depende basicamente apenas da força resultante e do momento resultante da carga ； A distribuição específica da carga afeta apenas a distribuição das tensões nas proximidades da área onde a carga atua. Há também uma forma equivalente de expressar isso: se a soma das forças e dos momentos aplicados em uma pequena área (ou volume) do material elástico for igual a zero, então, em locais distantes da área onde a carga atua, a tensão será quase igual a zero. 7. Análise de espectro de resposta e análise temporal? O método de análise de espectros de resposta é um método quase estático. Embora consiga levar em consideração, ao mesmo tempo, o valor máximo da amplitude das vibrações em diferentes faixas de frequência, bem como os dois elementos principais do espectro, ele não leva em conta o fator relacionado à duração das vibrações. Estudos sobre danos causados por terremotos mostram que algumas estruturas projetadas com base na teoria dos espectros de resposta sofreram danos graves mesmo em terremotos cuja intensidade não excedia a intensidade projetada para elas. Isso demonstra claramente que o fator relacionado à duração das vibrações deve ser levado em consideração no processo de projeto. O método dos espectros de resposta ignora a natureza aleatória dos sismos e não consegue levar em consideração o fato de que, em casos de terremotos extremamente raros, a estrutura passa gradualmente para o estado plástico. Isso faz com que as características dinâmicas da estrutura, como seu período, amortecimento e modos de vibração, mudem, resultando na redistribuição das forças internas na estrutura. O método dos espectros de resposta assume que as vibrações sísmicas em todos os pontos de apoio da estrutura são exatamente as mesmas, ignorando a interação entre a fundação e os solos. 【Análise por cronograma】 é um método de análise dinâmica que resolve diretamente as equações dinâmicas da estrutura por meio de integração progressiva. A análise temporal permite determinar todo o processo de resposta sísmica da estrutura. Ela também indica as forças internas e os estados de deformação dos diferentes componentes da estrutura durante o terremoto, permitindo assim identificar os pontos fracos da estrutura. Este método é um método relativamente preciso, que não só permite levar em consideração a redistribuição das forças internas após a estrutura entrar no estado plástico, mas também possibilita registrar todo o processo de resposta da estrutura. No entanto, ele reflete apenas o desempenho da estrutura sob a ação de uma onda sísmica específica, e frequentemente não possui caráter universal. 8. Quais são as condições de contorno para as forças e deslocamentos nas superfícies simétricas e antissimétricas? No plano de simetria, o deslocamento normal é zero, e a tensão na direção tangencial também é 0 ； Em uma superfície assimétrica, o deslocamento tangencial é 0, e a tensão normal também é 0. 9. O JB/T4732 permite o uso de anéis de reforço? 1). O valor mínimo da resistência à tração do aço em condições normais de temperatura é menor ou igual a 540 MPa ； 2). A espessura da faixa de reforço é menor ou igual a 1,5 vezes a espessura da parede ； 3). A espessura nominal da carcaça rotativa é menor ou igual a 38 mm. 10. Qual é o impacto da ajuste no fator de segurança das novas normas de resistência? A resistência à tração passa a ser de 2,4. Quais materiais são afetados por isso? Tem um impacto significativo no aço de alta resistência, mas um impacto menor no aço carbono e no aço de baixa liga. 11. Conceito de tensão: tensão primária, tensão secundária e tensão de pico. Quais são alguns exemplos? 【Esforço único】 é a tensão normal ou de cisalhamento necessária para equilibrar as pressões e outras cargas mecânicas. Em materiais plásticos ideais, o fluxo plástico total causado por uma tensão única é não limitado. Ou seja, quando a região plástica dentro da estrutura se expande a ponto de torná-la uma estrutura geometricamente variável, é atingido um estado limite. Mesmo que a carga não aumente mais, continua a haver um fluxo plástico ilimitado, até que ocorra a ruptura. A tensão primária é dividida em: tensão de membrana global primária (por exemplo: a tensão de membrana causada pelo equilíbrio da pressão interna ou por cargas distribuídas em vários tipos de invólucros) ； Uma tensão de membrana localizada (por exemplo: a tensão de membrana causada por cargas e momentos externos nos suportes fixos da carcaça ou nas conexões) ； Esforço de flexão: Esforço de flexão distribuído linearmente ao longo da espessura da seção transversal, necessário para equilibrar a pressão ou outras cargas mecânicas (por exemplo: o esforço de flexão causado pela pressão interna no centro de uma tampa plana) ； Faixa típica de orifícios de tubo dispostos uniformemente) 【Esforço secundário】 é o esforço normal ou de cisalhamento necessário para atender às condições de restrição externas ou às exigências de continuidade da deformação da própria estrutura. A característica fundamental da tensão secundária é a sua natureza autolimitante: ou seja, a flexão local e pequenas deformações são suficientes para satisfazer as condições de restrição ou os requisitos de continuidade da deformação, fazendo com que ela não continue a aumentar. Desde que não haja carregamentos repetidos, o estresse secundário não causará a destruição da estrutura. (Por exemplo: esforço térmico total e esforço de flexão nas discontinuidades estruturais totais) ； 【Esforço de pico】Aumento adicional no esforço, resultante de descontinuidades estruturais locais ou do efeito de esforços térmicos locais, sobre o esforço primário e secundário. A característica da tensão de pico é a combinação de auto-limitação e localização; ela não causa deformações significativas ； Seu perigo reside no fato de que pode causar fissuras por fadiga ou ruptura frágil. (Por exemplo: o aumento de tensão nas conexões das tubulações do invólucro, causado pela descontinuidade estrutural local, resulta em uma distribuição não linear da tensão ao longo da espessura.) ； Estresse térmico em camadas em recipientes de aço composto). 12. A estrutura geral e a estrutura local são descontínuas? 【Estrutura geral descontínua】 refere-se a descontinuidades na forma geométrica ou no material, que fazem com que as tensões ou deformações na estrutura variem em uma área maior, causando um impacto significativo na distribuição geral de tensões e nas deformações da estrutura. Exemplos disso são as conexões entre tampas, flanges, tubulações, suportes e o corpo da estrutura, bem como as conexões entre partes do corpo da estrutura com diâmetros ou espessuras de parede diferentes. 【Descontinuidade estrutural local】 refere-se a descontinuidades na forma geométrica ou no material, que causam mudanças nas tensões ou deformações apenas em uma pequena área da estrutura, sem afetar significativamente a distribuição geral de tensões e as deformações da estrutura. Exemplos disso são: pequenos cantos arredondados de transição, pontos de conexão entre a carcaça e acessórios menores, bem como soldas que não foram completamente fundidas. 13. Como as forças sísmicas são levadas em consideração no projeto? É possível aplicar acelerações sísmicas nas direções horizontal e vertical, a fim de considerar o impacto das forças sísmicas nos equipamentos. 14. Divisão de áreas irregulares em uma grade hexagonal? 1) Utilização de uma malha de mapeamento de volume: a forma do volume deve ser em formato de bloco (6 faces), cunha (5 faces) ou tetraedro ； Os lados opostos do corpo devem ser divididos em o mesmo número de unidades, ou a divisão deve seguir o formato de uma grade de transição, adequado para a divisão de grades hexaédricas ； Se o corpo for um prisma ou um tetraedro, o número de divisões das faces triangulares deve ser par. Quando o número de faces do poliedro excede os limites estabelecidos, é necessário reduzir esse número para realizar a divisão da malha de mapeamento. É possível realizar operações de adição ou conexão entre as superfícies opostas. Se houver linhas de interseção entre as superfícies, essas linhas devem ser conectadas entre si; primeiro é preciso conectar as superfícies, e só depois as linhas. 2) Divisão de malha por varredura do volume: é possível varrer a malha de uma das superfícies ao longo de todo o volume (que deve existir e ainda não ter sua malha definida), gerando assim as células do volume. Se a malha de origem for composta por malhas quadrilaterais, será gerada uma malha hexagonal. Se a superfície for composta por uma malha triangular, serão geradas unidades em forma de cunha. Se a superfície é composta por triângulos e quadriláteros, então o corpo é preenchido por cunhas e hexaedros. 3) Dividir corpos de formato irregular em corpos relativamente regulares, especificar o número de divisões para cada linha do corpo e utilizar elementos em formato de hexaedro para a divisão da malha. 15. Princípio da linearização equivalente de tensões? O método de tratamento linearizado deriva da teoria das placas e conchas. Na teoria das placas e conchas, as tensões de membrana e as tensões de flexão são ambas tensões normais paralelas à superfície média, distribuindo-se uniformemente ao longo da espessura e de forma linear, respectivamente. Já a tensão de cisalhamento transversal se distribui de forma parabólica ao longo da espessura; ela não é nem uma tensão de membrana, nem uma tensão de flexão. O chamado processamento de linearização equivalente consiste em decompor a curva de distribuição das tensões, com base no princípio da equivalência estática, em 3 partes. Uma delas corresponde à tensão equivalente à força resultante, sendo distribuída uniformemente ao longo da espessura da seção transversal (ou ao longo da linha de classificação de tensões SCL) ； A segunda parte é equivalente ao momento resultante, sendo que a tensão de flexão se distribui linearmente ao longo da espessura da seção transversal (ou SCL) ； A terceira parte refere-se à tensão de pico, com valores nulos tanto para a força resultante quanto para o torque resultante, em uma distribuição não linear ao longo da espessura da seção transversal (ou SCL).