Simulação do comportamento dúctil de rochas salinas

Abstract

O objetivo da dissertação consiste em investigar o modelo constitutivo, proposto por Yahya, Aubertin e Julien, para rochas salinas, propor um algoritmo implícito e desenvolver um software para a análise do comportamento dúctil de rochas salinas, o qual ocorre nas condições para o desenvolvimento de campos de petróleo em águas profundas. A rocha salina é modelada como sendo um sólido elasto-viscoplástico, sem superfície de escoamento, sujeito a pequenas deformações e deslocamentos. O modelo utiliza variáveis internas ligadas aos fenômenos de endurecimento isotrópico e cinemático. Também incorpora os fenômenos de recuperação estática e dinâmica verificados experimentalmente na resposta de rochas salinas sob carregamentos gerais. A resposta em fluência do material é descrita por uma fase transiente e uma fase estacionária, as quais obedecem a uma regra de fluxo viscoplática, que depende da evolução das variáveis internas. Estas variáveis evoluem com o tempo descrevendo a fluência primária e saturam em um instante posterior possibilitando a descrição da fluência secundária. A evolução das variáveis internas é descrita através da especificação de leis de evolução, as quais são conduzidas por mecanismos que operam concomitantemente, tais como, endurecimento e amolecimento, sendo seus respectivos valores de saturação obtidos por equações dependentes do valor de saturação da tensão equivalente de von Mises, o qual é derivado através de uma equação seno hiperbólico, baseada em leis físicas, que representa o fluxo estacionário do material. Para a discretização das equações de evolução foi utilizado um método incremental implícito. Para a discretização do problema incremental foi aplicado o método de Galerkin conjuntamente com o método dos elementos finitos, utilizando na discretização do domínio geométrico um elemento finito quadrático triangular de seis nós. O software foi desenvolvido em linguagem Fortran orientada a objetos e utilizado na simulação de alguns ensaios mecânicos empregados na identificação das constantes materiais necessárias para a caracterização do modelo de rochas salinas. Dentre os vários ensaios utilizados, foram considerados os ensaios: de resistência à compressão uniaxial e triaxial; de fluência à compressão uniaxial e triaxial; de relaxação e de compressão diametral.