Análise experimental da aproximação do amortecimento viscoso de Rayleigh em uma estrutura tubular em catenária submetida a vibração

Abstract

O seguinte relatório tem como intuito principal caracterizar experimentalmente o amortecimento de uma estrutura tubular em configuração símil a de uma catenária composta de Policloreto de Vinila (PVC) a partir de um ensaio de vibração capaz de fornecer o comportamento modal do sistema dadas determinadas condições de contorno, geometria e material. No cenário Offshore, sabe-se que para analisar o comportamento dinâmico de risers e umbilicais, aplicativos de análise de elementos finitos são amplamente empregados, e ainda, que estas estruturas estão estabelecidas em configuração de catenária livre. Desse modo, elas estão sujeitas a vibrações que possibilitam a excitação das frequências naturais do sistema, das quais elevam as amplitudes de deslocamento e portanto podem facilitar a ocorrência de fenômenos como as Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV). O modelo empregado no trabalho a seguir está disposto em uma configuração próxima à de uma catenária, que apresenta 9,5 metros de comprimento suspenso no ar à 6,5 metros de altura, além de um ângulo de saída de topo de aproximadamente 7 graus. Para determinação desses parâmetros foram utilizados cálculos analíticos por meio de equações particulares a esse tipo de geometria. Assim, o teste foi realizado por meio da excitação da estrutura a partir de um excitador de frequências auxiliado por um acelerômetro e um dispositivo de aquisição de dados denominado LMS Pimento. Dessa forma, dadas todas as informações modais e de amortecimento conferidas analítica e experimentalmente, foi possível a aplicação do Método de Amortecimento Viscoso de Rayleigh e posterior análise em relação à sua validade. Por fim, constatou-se, após o cotejo de informações, que o método apresenta limitações e ressalvas quanto ao seu modo de aplicação e portanto, carece de algumas circunspeções.