Modelos analítico e numérico para dutos compósitos termoplásticos submetidos à flexão

Dutos compósitos termoplásticos (TCPs) surgem na indústria de petróleo e gás como uma alternativa aos tradicionais tubos flexíveis em aplicações em águas profundas. São compostos por laminados de fibra de carbono/vidro, localizados entre as camadas termoplásticas homogêneas interna e externa. Este artigo descreve uma formulação analítica e um modelo de elementos finitos (MEF) para TCPs submetidos à carga de flexão, considerando o comportamento ortotrópico para o laminado e resposta isotrópica para as camadas homogêneas interna e externa. Conexão perfeita entre as camadas e continuidade nas interfaces são assumidas. Com base na distribuição de tensões obtidas, coeficientes de falha são avaliados para o tubo submetido à flexão pura. As principais equações do modelo analítico são baseadas no trabalho de Jolicoeur e Cardou (1994). Um estudo de caso é realizado com um TCP composto por camadas ortotrópicas de fibra de carbono/PEEK perfeitamente aderidas com um revestimento interno e cobertura externa homogênea. Os resultados mostram uma excelente correlação entre os resultados analíticos e numéricos para a distribuição de tensões e coeficiente de falha, validando ambas as abordagens de modelagem. A rigidez à flexão também é calculada e comparada para ambos os modelos.