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Autores
Resumo(s)
O projeto de um reservatório sob pressão engloba não só o seu dimensionamento para
resistir às cargas atuantes, mas também uma seleção adequada de materiais, dos processos
de fabrico, assim como a especificação dos restantes detalhes construtivos, dos
parâmetros de teste hidrostático, entre outros.
Com a elaboração desta dissertação, pretendeu-se verificar a viabilidade e vantagens
do uso de materiais compósitos em determinados reservatórios submetidos a pressão
interna, relativamente a outros materiais usados atualmente.
Para tal, com o recurso a métodos avançados de cálculo por elementos finitos, a
soluções analíticas e às normas de engenharia que se adequavam ao caso, analisou-se
estruturalmente e dimensionaram-se dois reservatórios construídos atualmente em
material metálico. Posteriormente, efetuou-se o projeto de reservatórios em material
compósito, de forma a definir os principais parâmetros de fabrico e fazer o
dimensionamento dos mesmos relativamente ao carregamento pretendido. Fazendo uso
dos dados de projecto, e com o auxílio de métodos avançados de cálculo por elementos
finitos, efetuaram-se diversas simulações numéricas de reservatórios em material
compósito, a fim de verificar se os mesmos cumpriam com os requisitos e normalização
vigentes (critérios necessários ao seu fabrico) e analisar as vantagens da sua utilização
por comparação com reservatórios semelhantes construídos com materiais metálicos.
De modo a validar as simulações numéricas realizadas, verificar alguns parâmetros
estruturais e conhecer mais criteriosamente o comportamento dos materiais compósitos,
foram efetuados ensaios de pressão interna e ensaios de tração, com recurso a
extensometria e cálculo analítico.
The design of pressure vessels comprehends not only its dimensioning, in order to resist to in-service loads, but also the correct selection of materials and manufacturing processes, as well as the specification of remaining construction details. This thesis aims to verify the advantages of using composite materials in certain pressure vessel’s applications, in comparison to the usage of conventional metallic materials. In order to achieve that purpose, advanced numerical simulations of pressure vessels manufactured either on metallic or on composites materials were carried out, as well as calculations based on analytical formulations and on engineer formulas defined on appropriate standards. To validate the numerical simulations and to get a more in-depth understanding of the mechanical behaviour of composite materials, a pressure vessel submitted to internal pressure extensometry esasy and uniaxial tensile tests of specimens made of composite material were carried out. Strain-gauges were applied both on the pressure vessel and on the specimens.
The design of pressure vessels comprehends not only its dimensioning, in order to resist to in-service loads, but also the correct selection of materials and manufacturing processes, as well as the specification of remaining construction details. This thesis aims to verify the advantages of using composite materials in certain pressure vessel’s applications, in comparison to the usage of conventional metallic materials. In order to achieve that purpose, advanced numerical simulations of pressure vessels manufactured either on metallic or on composites materials were carried out, as well as calculations based on analytical formulations and on engineer formulas defined on appropriate standards. To validate the numerical simulations and to get a more in-depth understanding of the mechanical behaviour of composite materials, a pressure vessel submitted to internal pressure extensometry esasy and uniaxial tensile tests of specimens made of composite material were carried out. Strain-gauges were applied both on the pressure vessel and on the specimens.
Descrição
Palavras-chave
Reservatórios sob pressão; Material Compósito; Enrolamento filamentar; Extensometria; Elementos Finitos. . Pressure Vessels; Composite Materials; Filament Winding; Strain-Gauges; Finite Element Method.