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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2004.tde-08092004-114717
Document
Author
Full name
Eduardo Hippert Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Ruggieri, Claudio (President)
Andrade, Arnaldo Homobono Paes de
Bose Filho, Waldek Wladimir
Cruz, Julio Ricardo Barreto
Taniguchi, Celio
Title in Portuguese
Investigação experimental do comportamento dúctil de aços API-X70 e aplicação de curvas de resistência J-∆a para previsão de colapso em dutos.
Keywords in Portuguese
aços API
dutos
integridade estrutural
mecânica da fratura
modelagem micromecânico
modelo de Gurson
Abstract in Portuguese
Este trabalho investiga o comportamento dúctil de aços microligados classe API utilizado em tubulações na indústria do petróleo, e apresenta um estudo exploratório da aplicação da abordagem local e do modelo micromecânico de células computacionais para modelar a extensão estável de trinca em Modo I de abertura em aço ARBL. Ensaios laboratoriais na temperatura ambiente do aço API 5L X70 (utilizando corpos-de-prova normalizados) fornecem a curva de resistência à fratura (curva-R) do material. Esta curva foi utilizada para calibrar os parâmetros micromecânicos de células computacionais empregados no modelo. Este modelo foi utilizado para prever a pressão de colapso de dutos de paredes finas utilizados no transporte de gás, que apresentam defeitos longitudinais de diferentes razões entre profundidade de trinca e espessura de parede (a/t). As análises numéricas realizadas demonstram a capacidade da metodologia de células computacionais 2D em simular o rasgamento dúctil e o crescimento estável de trincas em corpos-de-prova de mecânica da fratura, assim como prever a pressão de colapso de estruturas tubulares contendo defeitos (trincas).
Title in English
Experimental analysis of ductile behaviour of API-X70 steels and use of resistance J-∆a curves for predicting pressure collapse of pipelines.
Keywords in English
API steels
fracture mechanics
Gurson model
micromechanics modelling
pipelines
structural integrity
Abstract in English
This study presents the experimental investigation of the ductile behaviour of microalloyed pipeline steel. Additionally, it extends the computational cell methodology to model Mode I crack extension in a high strength low alloy HSLA steel. Laboratory testing of an API 5L X70 steel at room temperature using standard, deep crack C(T) specimens provides the crack growth resistance curve to calibrate the micromechanics cell parameters for the material. The cell model incorporating the calibrated material-specific parameters is then applied to predict the burst pressure of a thin-walled gas pipeline containing longitudinal cracks with varying crack depth to thickness ratios (a/t). The numerical analyses demonstrate the capability of the computational cell approach to simulate ductile crack growth in fracture specimens and to predict the burst pressure of thin-walled tubular structures containing crack-like defects.
 
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TeseHippert.pdf (7.51 Mbytes)
Publishing Date
2004-10-04
 
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