Download - Apresentação Sesam Visão Geral
SESAM – SuperElement Structural Analysis Module
Visão Geral
Outubro 2012
João Henrique Volpini Mattos Engenheiro Naval Regional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software
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DNV Software
DNV Software é uma das unidades da DNV, atuando como sua “softwarehouse” comercial, servindo mais de 3.500 usuários nas áreas marítimas, offshore de indústrias de processo.
DNV Software tem mais de 300 funcionários dedicados ao desenvolvimento, testes, suporte e comercialização de suas soluções.
DNV Software é estabelecida em 12 dos 300 escritórios da DNV : Oslo e, Stavanger (Noruega), Londres e Glasgow (UK), Houston, Shanghai e Beijing (China), Singapore, Pusan (Korea), Rio de Janeiro, Mumbai (India) e Dubai (UAE)
Mais de 50 anos de experiência no desenvolvimento de software de qualidade baseado no conhecimento e perícia da DNV.
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Como podemos ajudá-lo a mitigar os riscos ?
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Oferecendo ferramentas de software para identificar, avaliar e gerenciar os riscos, da concepção à desmobilização, nas áreas marítima, offshore e de
processos industriais.
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Áreas de Atuação da DNV Software
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Synergi™
QHSE
Produtos e soluções para o projeto de embarcações e plataformas offshore, análise hidrodinâmica, avaliação
estrutural, análise de risco, gerenciamento do ciclo de vida, gerenciamento do processo de projeto e engenharia baseada
no conhecimento.
Nauticus™
Classificação Marítima e Offshore
Sesam™
Avaliação Estrutural
Safeti™
Risco & Confiabilidade
Gestão de Integridade
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Sesam – Uma História de Sucesso de 42 anos Um sistema completo e orientado ao mercado, para ava-
liação estrutural de navios e estruturas offshore.
Construído através de alianças estratégicas com organiza-ções chave e, P&D e fornecedores líderes de tecnologia.
Mais de 200 organizações globais utilizam o Sesam como sua ferramena preferencial para engenharia de estruturas offshore.
Sesam é utilizado para o projeto de plataformas fixas e flutuantes, de águas rasas a ultra-profundas em ambien-tes hostis.
Combina as melhores práticas de engenharia (processos de trabalho) com ferramentas para o projeto, análise estrutural e avaliação de integridade.
Sesam é utilizado para documentar a segurança da estru-tura, satisfazendo padrões de projeto, regulamentos esta-tutários e critérios de conforto, segurança e meio ambiente.
Suporta normas API/AISC (WSD & LRFD), Eurocode, ISO, Norsok, DS, CSR e DNV.
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Topsides - Análise estrutural - Colapso, queda de cargas,
incêndio
Jaquetas - Carregamento ambiental - Iteração com o leito marítimo - Loadout, estabilidade e upending - Colapso, colisão, incêndio - Análise estrutural
Surf (subsea, umbilicals, risers & flowlines) - Análise global acoplada ou não - Análise local
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FPSO e Navios - Caregamento hidrodinâmico
(pressões e acelerações) - Análise estrutural - Interfaceamento com as regras
Unidades Móveis Offshore - Caregamento hidrodinâmico
(pressões e acelerações) - Análise estrutural
Ancoragem - Posicionamento dinâmico - Análise de ancoragem
Sesam – Um Sistema para Todas as Necessidades
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Da modelagem à fadiga estocástica - Topsides, jaquetas ou jackups
- Modelos de vigas ou modelos detalhados de casca
- Análise estrutural linear de tamanho ilimitado
- Análise hidrodinâmica e iteração estaqueamento/solo
- Code check de barras e juntas
- Code check de flambagem de painéis
- Análise de fadiga e terremoto
- Análise não linear de colapso e acidentes
Sesam para Estruturas Fixas (1)
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Sesam para Estruturas Fixas (2)
Facilidade na inclusão de detalhes no modelo global
Facilidade na criação de modelos paramétricos
30º, D = 3m
45º, D = 1.5m
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Da modelagem à fadiga estocástica - Modelos de vigas e cascas. - Análise hidrostática incluindo verificação de estabilidade por
várias normas. - Análise hidrodinâmica (linear e não linear). - Análise estrutural linear de tamanho ilimitado. - Code check de flambagem de chapas e vigas. - Análise de fadiga de cascas e reforços. - Análise de ancoragem. - Operações marítimas. - Projeto inicial de FPSOs. - Análise da região de carga e análise direta.
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Sesam para Estruturas Flutuantes (1)
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Tecnologia de ponta em hidrodinâmica - Domínio da frequência
- Domínio do tempo (linear & não-linear)
Sesam para Estruturas Flutuantes (2) Combinada com avaliação
estrutural - Deflexões, tensões, code checking,
fadiga
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Sesam para SURF Suporte excelente para análises SURF
- Movimentos e tensões derivados de análise acoplada ou estados de mar regulares.
- Usados no projeto de risers e linhas de ancoragem (movimentos, tensões, code checking, fadiga).
- Análise VIV (vortex induced vibration). - Mais rápido que qualquer outra ferramenta
disponível no mercado.
Projeto rápido de umbilicais - Geração de desenhos de seções em
horas ao invés de semanas. - Documente o atendimento aos
requisitos da curva de capacidade em horas ao invés de dias.
- Controle os custos de projeto no início do processo.
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Necessidades de Software para Avaliação Estrutural
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Topside GeniE, Xtract
Escantilhões principais Section Scantlings, 3D Beam
Risers, Umbilicais DeepC, Riflex, Simo, UmbiliCAD, Helica
Turret Análise local
GeniE, Submod
Hidrodinâmica HydroD, Wadam, Wasim, Postresp
Fadiga simplificada, espectral
Nauticus, Stofat
Ancoragem Mimosa, Digin
Casco Nauticus Hull, GeniE, Presel
Análise de Risco Neptune, Orbit (RBI)
Soluções testadas, aprovadas e em uso por centenas de empresas
Flambagem PULS
Estabilidade HydroD
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Interfaces: GeniE Projeto de estruturas compostas por vigas e chapas DeepC Análise de estruturas esbeltas flexíveis (risers, umbilicais, ancoragem) HydroD Análise hidrodinâmica de estruturas flutuantes
A Família Sesam : Principais Módulos
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Pré-Processadores
Patran-Pre
Submod
Presel
Genie
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Cálculo de Carregamento Ambiental
HydroD & Wasim Installjac
HydroD & Wadam
Simo
Wajac
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Sestra Cargas
Ambientais
Pós-processadores
Pré-processadores
Genie & Splice
Riflex & Mimosa
Usfos
Solvers
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Xtract
Framework
Platework
Modelo para análise de flambagem
stiffeners girder
Stofat
Contorno da utilização por fadiga
Pós-Processadores
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Um Só Modelo para Todas as Análises
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Peso de aço
Escantilhões das seções
FEA local Áreas e volumes Fadiga
Análise da região de carga
Analise Hidrodinâmica
Modelando a natureza conceitual de uma estrutura podemos derivar mais de um modelo a partir da
mesma base
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Um Completo Sistema Integrado
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O mesmo modelo conceitual é usado nas análises hidrostáticas, hidrodinâmicas e estruturais
Modelo Conceitual
-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8-6
-4-2
02
46
8
GZ-Curve
Heel Angle [deg]
Dist
ance
[m]
GZ Z-Level Lowest Opening
Hidrostática
Modelo de Elementos Finitos
Modelo de Painéis Hidrodinâmica
Estrutural
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8 elementos conceituais : • 7 vigas • 1 chapa
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Exemplo da Modelagem Conceitual Ajuste dinâmico do modelo e cargas dos equipamentos
Modelo conceitual Modelo de análise Topologia (conectividade)
7 elementos conceituais : • 6 vigas • 1 chapa
27 elementos de malha
33 elementos de malha
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Ferramenta para modelagem conceitual, geração das malhas, aplicação das cargas e apresentação dos resultados
– Criação facilitada do modelo FEA a partir do modelo Nauticus.
– Compartimentos gerados automaticamente pela estanqueidade das chapas.
– Geração do carregamento incluindo 1A1, ULS e FLS.
– Ferramentas poderosas de geração e controle da malha.
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GeniE (1)
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Importação de modelos (estrutura & carregamento) de outros sistemas - FEM (SESAM neutral format) - Sacs - StruCad3D - Ansys - Strudl - Nastran
Importação/exportação da estrutura de sistemas CAD - PDMS, PDS (sdnf) - SmartPlant Offshore - Intelliship - DXF (AutoCAD, etc.) - STEP - SAT (AutoCAD, Rhinoceros, etc.)
GeniE (2)
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Pré-processador de uso geral para geração da malha de elementos finitos.
Poderoso conjunto de ferramentas geométricas, além da importação de sistemas CAD. Cargas aplicáveis ao modelo geométrico ou na
malha. Elementos de barra, casca ou sólidos. Importação/exportação de dados do Abaqus.
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Patran-Pre
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Utilizando a técnica de superelementos podemos reduzir em muito o tempo de cálculo e espaço em disco, ao mesmo tempo em que aumentamos a precisão da solução das matrizes. Com Presel podemos montar elementos (geometria e carregamento) criados no GeniE e/ou Patran-Pre para formar o modelo completo, sem termos que uni-los fisicamente em um único arquivo.
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Presel
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Análise de detalhes ou partes de um modelo global, extraindo os desloca-mentos de uma análise global e os aplicando como deslocamentos forçados em um sub-modelo mais detalhado (muito usado em análise de fadiga).
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Modelo para análise global Malha 3 m
Sub-modelo para análise local Malha 0.5 m
Submod
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Solver de uso geral para análise linear de estruturas por elementos finitos utilizando os modelos criados no GeniE, Patran-Pre ou Presel.
Sestra
Análise estática
Direta Super-elementos
Análise quase-estática Cargas complexas
Direta Super-elementos
Análise dinâmica
Métodos de redução
Vibração livre
Resposta forçada Domínio do tempo/frequência
Análise estática e dinâmica.
Análise de super-elementos.
Vibração livre/forçada.
Flambagem linear.
Análise axi-simétrica.
Sestra
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Pós-processador iterativo para verificação por normas, análise de fadiga e terremoto em mo-delos de vigas e juntas tubulares. Normas :
- API RP2A WSD 2002 e 2005 - API RP2A LRFD 2003 - AISC LRFD 2005 e 2010 - AISC ASD 2005 e 2010 - Danish Std. DS412 e DS449 de 1983 - Norsok N-004 de 2004 - Eurocode 2005 - ISO 19902 de 2007 Verificação de estabilidade, colapso hidrostático,
transições cônicas de acordo com os padrões utilizados na indústria offshore. Avaliação de fadiga – determinística ou estocástica. Avaria por fadiga devido à rajadas de vento. Análise do espectro de resposta a terremotos.
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Framework (GeniE extensão CCBM)
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Pós-processador iterativo para projeto de painéis de aço reforçados e verificação pelas normas. API, DNV, NPD para deformação e flamba-
gem no painel e reforços.
API para flambagem uniaxial e ortogonal em painéis reforçados.
As cargas podem ser imputadas manual-mente ou combinadas com extração auto-mática de resultados do FEA.
Espessura e material do painel podem ser alterados.
Idealização para painéis não retangulares.
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capacity model
stiffeners girder
Examplo de apresentação de resultados
over-utilised
Platework (GeniE extensão CCPL)
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Pós-processador iterativo para integração e apresentação das forças e distri-buição de tensões em seções definidas pelo usuário em modelos de elemen-tos finitos.
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Apresentação dos diagramas de tensões (cascas e membranas) e forças (vigas e treliças) sobrepostas à geometria da seção.
Integra as tensões e forças sobre a seção, produzindo as forças axiais e cortantes totais, além dos momentos fletores e torsionais para a seção.
Cutres
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Pós-processador para análise estocástica e iterativa de fadiga em chapas e cascas soldadas.
Plotagem do fator de utilização por fadiga
Slide 30 Slide 30
Avaliação da fadiga através de verificação dos pontos críticos (hot-spots).
Cálculo da avaria por fadiga baseado em curvas SN (API, DNV, NO, NS) e avaria parcial acumulada ponderada pelos estados de mar e direções de onda.
Correção de espessura e fatores de concentração de tensões.
Resultados no formato de fatores de utilização da fadiga.
Stofat
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Pós-processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e criação de animações.
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Poderosa interface gráfica, nos permi-tindo apresentar a geometria completa ou partes selecionadas, eixos locais, vistas deformadas e de vários ângulos.
Extensiva apresentação dos resultados, deslocamentos, forças, tensões, plota-gens de contorno, valores numéricos e vetores.
Varredura do modelo em busca das maiores tensões de Von Mises.
Identificação das combinações críticas de carregamento.
Animação dos deslocamentos e modos de vibração.
Xtract
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Onda determinística, carregamento devido à correnteza e flutuação. Domínio do tempo.
Cálculo das funções de transferência do carregamento de ondas no domínio da frequência.
Simulação de estado de mar estocástico de curto prazo, domínio do tempo.
Cálculo de carregamento de ondas de acordo com API RP2A Geração de carregamento de vento – estático ou rajadas
Cálculo das forças ambientais em estruturas fixas.
- Análise espectral de fadiga - Cálculo das funções de transferência - Domínio da frequência – análise quase-estática ou dinâmica
- Análise dinâmica no domínio do tempo
- Análise estrutural estática - Análise de fadiga determinística
- Cálculo de massa adicional - Análise de auto-valores - Cálculo de carga de vento estática
- Onda centenária - Code-checking
Recursos do Wajac em combinação com análise estrutural no Sestra e análise de fadiga e code-checking no Framework
Wajac
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Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamento-solo.
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Os deslocamentos são resolvidos nos pontos da interface estacas-estrutura para uma estrutura elástica linear modelada com estacas de fundações não-lineares.
GeniE Modelagem da jaqueta
Splice Modelagem do solo e
estaqueamento e análise não linear da interação
estaca/solo
Presel Combinação dos
modelos e cargas do GeniE e Splice
Sestra Análise da jaqueta
combinada com o solo e carregamento
Framework Code-checking dos
resultados
Splice
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Ferramenta analítica não linear para predição de colapso progressivo e resposta a cargas acidentais em estruturas reticuladas.
Aplicações - Análise de colapso. - Cargas acidentais. - Colisão. - Fogo e explosão. - Reanálise.
Características - Flambagem e comportamento pós-flambagem. - Flexibilidade das juntas e capacidade máxima. - Fratura. - Efeitos de temperatura. Carga de incêndio. - Avaria e deformação local devido ao impacto
de embarcações. - Cargas ambientais e funcionais. - Queda de pesos (massa e velocidade ou energia). - Explosão (pulso de energia e formato).
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Usfos
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Lançamento por barcaça (loadout).
Os modelos da jaqueta e barcaça são importados do GeniE.
Estabilidade em flutuação.
Verticalização (up-ending) utilizando guindastes, guinchos ou alagamento de membros.
Geração das deformações, forças e tensões nos membros durante o lançamento para análise estrutural.
Análise de operações com jaquetas.
Installjac
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Modelagem do ambiente e preparação dos dados para análise hidrostática e hidrodinâmica. Criação dos modelos de painéis e de mas-
sa (importados dos modelos de EF criados no GeniE).
Facilitadores para a entrada de dados mais complexos (ex.: amortecimento do balanço e modelos de casco duplo, modelos de Morrison, modelos de painéis, etc.).
Várias verificações de dados.
Auto-equilíbrio e cálculo das características hidrostáticas.
Front-end para Wadam (domínio da fre-quência) e Wasim (domínio do tempo).
Apresentação gráfica e tabular dos resul-tados.
HydroD (1)
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Análise de equilíbrio e estabilidade transversal feita por cálculo direto.
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Estabilidade intacta e em avaria
Conteúdo dos tanques definidos como porcentagem de enchimento ou totalmende alagados. Auto-balancea-mento de tanques. Efeitos de superfície livre.
Relatórios de estabilidade : curva GZ, momentos, distância das aberturas à água, enchimento dos tanques, condi-ções de flutuação, etc.
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HydroD (2)
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- Teoria 3D radiação-difração no modelo de painéis e equação de Morison no modelo de viga.
- O modelo dual permite que ambos os métodos sejam utilizados simultaneamente.
- Teoria de ondas de Airy. - Eeitos de segunda ordem . - Interação hidrodinâmica entre vários corpos independentes (15).
Resultados - Funções de transferência complexas ou como resultados deter-
minísticos para fases específicas da onda. - Respostas globais incluindo movimentos de corpo rígido, forças
seccionais e momentos. - Pressões e acelerações. - As cargas (pressões e acelerações do corpo rígido) são automa-
ticamente utilizadas pela análise estrutural subsequente.
Análise hidrodinâmica da iteração entre as ondas e a estrutura para corpos flutuantes estacionários.
Wadam (Wave Analysis by Diffraction and Morison Theory)
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Análise hidrodinâmica de embarcações com velocidade não nula.
Teoria de radiação-refração 3D por Rankine e Morison.
Solução no domínio do tempo com transferência para o domínio da frequência.
Velocidade de avanço ilimitada (sem planagem).
Análise linear e não linear, com ondas de Stokes de 5ª ordem.
Formas arbitrárias de casco.
Água no convés. Elevação da onda. Sloshing.
Formulação de pressão de impacto.
Estado de mar irregular, regular ou calmo.
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Wasim
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Pós-processamento estatístico dos resultados hidrodinâmicos No domínio da frequência
– Funções de transferência – Estatísticas de curto e longo prazo – Espectro de ondas : Pierson-Moskovitsz , Jonswap, ISSC,
Torsethaugen, Ochi-Hubble – Distribuições : Rayleigh, Rice, Weibull – Ondas longas ou cristas curtas – Fadiga espectral – Slamming
No domínio do tempo – Apresentação dos resultados em séries temporais – Transformações FFT – Valores extremos, ajuste por Weibull – Contagem de Rain-flow – Avaria por fadiga
Postresp
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Análise dos movimentos de embarcações ancoradas e das tensões na amarração no domínio da frequência. Integrado à família Sesam para importação das funções de
transferência e coeficientes de arrasto
Mimosa engloba : - Forças ambientais estáticas e dinâmicas devido a ondas, vento e
corrente. - Movimentos induzidos pelas ondas. - Movimentos de deriva lenta. - Análise de sistemas de ancoragem estáticos e dinâmicos. - Movimentos transientes após ruptura da linha. - Posicionamento dinâmico com impelidores. - Análise de estabilidade de embarcações com turrets. - Estatísticas não-Gaussianas. - Simulações de longo prazo.
Desenvolvido e mantido pela Marintek. Comercializado pela DNV. Mimosa
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Modelagem de estruturas esbeltas e dos dados ambientais para uso em análise acoplada ou não-acoplada.
Provê recursos de modelagem, análise e pós-processamento estatístico e de fadiga.
Os coeficientes hidrodinâmicos vem do Wadam.
Gera inicialmente uma solução estática.
Análises no domínio do tempo sem acopla-mento (usando somente o Riflex) ou com acoplamento (usando o Riflex e Simo).
Pós-processamento estatístico dos resulta-dos. - Análise de fadiga de risers e linhas de ancoragem. - Verificação de risers metálicos pelas normas.
DeepC
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Simulação de operações marítimas (comportamento de estruturas flutuantes e cargas suspensas) no domínio do tempo.
Características : - Modelação flexível de sistemas multi-corpos. - Simulação não-linear no domínio do tempo. - Carregamento de ambiente (vento, ondas, corrente). - Forças de ancoragem e de posicionamento. - Posicionamento dinâmico. - Forças de acoplamento (guindastes, defensas, etc.). - Dinâmica da zona de splash.
Aplicações : - Operações de offloading. - Deck mating, remoção/instalação de módulos. - Operações com guindastes. - Instalação de TLPs.
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Simo Desenvolvido e mantido pela Marintek. Comercializado pela DNV.
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Software de análise não linear de elementos finitos para análise estática e dinâmica de estruturas marítimas esbeltas (risers, linhas de ancoragem, tendões de TLP) O modelo é desenvolvido no DeepC.
Aplicações em sistemas simples ou combinações consistindo de risers flexíveis, tensionados pelo topo, catenárias metálicas, linhas de ancoragem, tendões de TLP, umbilicais, linhas de reboque, mangueiras de transferência, lançamento de pipelines, etc.
Ambiente com ondas regulares ou irregulares.
Perfil de correnteza arbitrário.
Análise de VIV.
Desenvolvido e mantido pela Marintek. Comercializado pela DNV. Riflex
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Vivana Ferramenta para o cálculo de vibrações induzidas por vórtices (VIV) em estruturas marítimas esbeltas.
Extensão do Riflex.
Modelo hidrodinâmco baseado em coeficientes empíricos, modelo estrutural baseada em formulação tridimensional de elementos finitos não linear.
Distribuição arbitrária de tensões, massas, rigidez, flutuação e diâmetro.
Tratamento da resposta mono ou multi-frequencial.
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UmbiliCAD Ferramenta de projeto da seção transversal de umbilicais. Auxilia na geração dos desenhos e curvas de capacidade. Projetos elaborados em horas ao invés de dias. Elimina a necessidade de software de CAD complementar.
0
100
200
300
400
500
600
-0.0004 -0.0003 -0.0002 -0.0001 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004
Tot
al h
elix
stre
ss
Curvature
Helix position : 270.0000
Capacity Curve
0.0100200300400500600700800900
100011001200
0.0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.28Curvature [1/m]
Tens
ion
[kN
]
100% Utilisation80% Utilisation
Desenvolvido e mantido pela UltraDeep. Comercializado pela DNV.
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OS-F101 Code Compliance Software de verificação de code-check de acordo com a norma DNV-OS-F101 “Submarine Pipeline Systems”. Interface Excel. Verificação de conformidade para :
– Explosão devido à pressão excessiva nas condições de operação e teste.
– Colapso para o pipeline vazio. – Propagação da flambagem para o pipeline vazio. – Carregamento controlado por interação das cargas
(momento, força axial e sobrepressão interna/externa) – Deslocamento controlado por interação das cargas (tensão axial e sobrepressão
interna/externa).
O programa calcula : – A espessura mínima da parede para as condições dadas. – A utilização baseada em uma espessura da parede fornecida pelo usuário.
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FatFree Software de análise do vão livre de pipelines de acordo com DNV-RP-F105 “Free Spanning Pipelines”. Interface Excel. Análise de ULS e FLS devido ao VIV
(alinhado e cruzado) criado pela correnteza e carregamento de ondas. Cálculo das tensões de pico de Von Mises. Análise de sensibilidade para altura do vão,
trenches, comprimento do vão. Curvas SN da DNV-RP-C203.
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StableLines Software de análise de estabilidade de pipelines sujeitos aos efeitos de onda e correnteza, baseado nos princípios da DNV-RP-F109 “On-Bottom Stability Design of Submarine Pipelines”.
Interface Excel.
Variação de qualquer parâmetro.
Análises múltiplas em uma única execução.
Três métodos de estabilidade lateral : – Estabilidade absoluta (nenhum movimento do pipeline). – Estabilidade generalizada com deslocamento de 0,5 OD. – Estabilidade generalizada com deslocamento de 10 OD.
Geração de relatórios.
Análise de sensibilidade apresentada graficamente.
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Pipeline Engineering Tools PET é um software de análise de projeto preliminar de pipelines, cobrindo diferentes aspectos do projeto. Interface Excel. Verificação da norma DNV-OS-F101. Cálculo da masse e volume. Expansão das extremidades durante a operação
e testes. Flambagem. Estabilidade Fadiga Restrições e características do carretel. Tensões, curvatura e momento, distância do ponto de contato à unidade, cálculo da
catenária, etc., para instalações em J-Lay e S-Lay. Proteção catódica.
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SuSi – Survey Simulator
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Nomenclatura de equipamentos e partes estruturais de acordo com IACS.
Simulação de vistoria passo a passo, essencial no treinamento de pessoal, ensinando-lhes “onde procurar” durante as vistorias reais.
Conjunto de ferramentas utilizadas na vida real, relevante para ensinar ao pessoal a como documentar e reportar resultados de vistorias.
Exemplos de fotos, documentos, manuais e gabaritos de relatórios.
Vários tipos de embarcações disponíveis para a vistoria virtual, com áreas e espaços específicos para cada um dos tipos (porões de carga, tanques, conveses, praça de máquinas, etc.)
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Alguns Usuários Sesam
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João Henrique Volpini Mattos Engenheiro Naval DNV Software - Maritime & Offshore Solutions Regional Sales Manager – South America [email protected] +55 21 3722 7337 +55 21 8132 8927
Salvaguardando a vida, a propriedade e o meio ambiente
Dúvidas
www.dnv.com.br