apresentação genie : modelador conceitual para o sesam
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GeniE is a FEA conceptual modeller for SesamTRANSCRIPT
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Outubro 2012
Sesam GeniE Modelling and Analysis
João Henrique Volpini Mattos Engenheiro Naval. Regional Sales Manager South America – Maritime & Offshore Software Solutions
Modelador Conceitual para o Sesam
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Interfaces gráficas: 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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GeniE : Engenharia para o Futuro GeniE é uma ferramenta para projeto e análise de
estruturas marítimas e offshore feitas de chapas e vigas;
Baseado na utilização de conceitos para representar a estrutura física e os equipamentos que ela suporta;
Ambiente de projeto integrado : modelagem, análise (Wajac, Wasim, Sestra e Splice em background), code-check de vigas e painéis reforçados, e processamento dos resultados são executados no mesmo ambiente gráfico.
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Como o GeniE Auxilia o Projeto
Modelagem conceitual e avaliação dos resultados
Modelagem de equipamentos
Análises integradas
Relatórios orientados a projeto
Interface com usuário intuitiva
Gráficos 3D
Interface com outros sistemas
Facilidade de modificações
Construído sobre soluções comprovadas
Suporte ao ciclo de vida do projeto
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Qualidade e velocidade
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Modelagem Conceitual
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Novos Desafios – Soluções Inovadoras
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Sesam 69 Modelo de elementos
finitos gerado diretamente
Modelo de Malha
1970
Sesam 80 Modelo de elementos
finitos derivado da geometria
1980
GeniE Modelagem conceitual
Hoje
Modelo Geométrico Modelo Conceitual
Através da modelagem da natureza essencial da estrutura, os dados ficam independentes da análise específica
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GeniE Usado Como Modelador Independente GeniE produz o modelo estrutural e o modelo de massas para uso em uma
análise de superelementos - Vigas - Chapas planas - Chapas curvas - Condições de contorno - Apoios - Fundações e dados de solo - Modelo de painéis - Cargas - …
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Junto a outros programas da família Sesam, estruturas complexas podem ser projetadas e analisadas com facilidade
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Modelagem Conceitual GeniE assume que a estrutura é mais do que
sua representação geométrica.
A produtividade do engenheiro e a qualidade do projeto são melhorados pela utilização de técnicas de modelagem conceitual.
Feito para alterações no projeto, pois o modelo conceitual é independente do modelo de análise, podendo ser utilizado em todo o ciclo de vida da estrutura.
A partir do mesmo modelo conceitual, modelos de análise são criados para análises hidrostáticas, hidrodinâmicas e estruturais.
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Modelos Combinados de Vigas e Chapas Modelagem rápida
- Reforços selecionados de bibliotecas - Sem necessidade de cálculo e avaliação do
flange efetivo - Combinação de carregamentos - Sem questionamentos : a estrutura do
modelo como ela é na realidade - Sempre uma topologia consistente
Resultados mais precisos - Sem hipóteses simplificadoras do flange
efetivo e carregamentos - Melhor verificação visual do modelo e
resultados
Reanálise e otimização rápida e fácil - Facil alteração dos perfis das vigas - Espessura das chapas alteradas sem
alterar as propriedades das vigas - Facilidade na alteração de geometria,
arranjo dos reforços e outras propriedades - Facilidade na adição de novos reforços ou
outros detalhes (borboletas, aberturas, etc.)
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Conceitos Estruturais
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Esta é uma única chapa conceitual, embora seja interceptada por vigas
Esta é uma única viga conceitual, mesmo sendo interceptada por outras vigas
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Modelos e Cálculos Típicos
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Dano por fadiga
ULS/Fadiga
Comportamento dinâmico/ Forças de ancoragem/ Ondas de projeto/ Carregamento de ondas, etc.
ULS (Flambagem+Escoamento)
Super-elemento
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Aplicações
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Aplicações
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Exemplos típicos : petroleiros, graneleiros, porta-containers, FPSOs, jaquetas, jackups, topsides, pontes, helidecks, flares, riser balcony, instalações submarinas, guindastes e pedestais, etc.
Para estruturas fixas ao leito marítimo (jaquetas e jackups) as propriedades hidrodinâmicas e do solo fazem parte integral do modelo de análise.
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Aplicações Modelagem da estrutura e carregamento do casco
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Aplicações Jack-ups
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Aplicações Modelos locais
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Detalhes de tanque
Juntas estruturais
Pontões de semisub
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Conexão rígida para acoplamento de nó de viga
com todos os nós de chapa/casca na seção,
usando dependência linear
Aplicações Modelos globais (viga) e locais (casca) combinados
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Análise de Transporte : Procedimento 1 Do modelo base – exporte o modelo do convés para análise no GeniE
Importe a barcaça existente (ou crie uma nova)
Posicione o convés para a interseção com o sistema de fixação
Exporte o modelo para análise hidrostática e hidrodinâmica
Importe os resultados da hidrodinâmica e execute a análise estrutural linear, seguindo-se a avaliação dos resultados
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O mesmo modelo é utilizado para : - Modelo de painéis - Modelo de massas - Compartimentação – enchimento e balanceamento de lastro podem ser feitas
durante a análise de equilíbrio hidrostático
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Análise de Transporte : Procedimento 2
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Análise de Transporte : Procedimento 3 Análise hidrostática (estabilidade)
- O modelo é importado no HydroD
Avaliação da estabilidade
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Condição intacta
Condição avariada
Verificação de critérios de estabilidade
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Análise hidrodinâmica – condição intacta
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Variáveis de Resposta (RAO)
Distribuição de pressões
Forças e tensões
Avaliação de esforços Code checking Fadiga
Análise de Transporte : Procedimento 4
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Análise hidrodinâmica – condição avariada
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Análise de Transporte : Procedimento 5
Variáveis de Resposta (RAO)
Distribuição de pressões
Forças e tensões
Avaliação de esforços Code checking Fadiga
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Os resultados da análise hidrodinâmica formam a base para - Avaliação de tensões - Verificação das deflexões - Code checking - Fatiga – o dano por fadiga pode ser utilizado como dado de entrada para a análise
de fadiga em operação
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Distribuição de tensões Vida útil por fadiga
Análise de Transporte : Procedimento 6
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Comunicação com Outros Sistemas
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Importação & Exportação de Outros Sistemas Importe modelos de outros sistemas
- FEM - SACS - StruCad3D - StaadPro - Ansys - GTStrudl
Importe/exporte de CAD - DXF - Nurbs - SAT - PDMS (sdnf) - PDS (sdnf) - SmartPlant 3D (xml)
Importe biblioteca de seções
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Importação de NURBS Modelagem mais rápida e precisa através da criação de modelos com um
mínimo número de superfícies, levando a um melhor controle da malha.
Capacidade de importação completa de linhas no formato DXF com NURBS (non-rational uniform basis spline).
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Partes Internas do Casco Podem ser Importadas Detalhes do casco
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Modelo no Rhino3D
Malha no GeniE Superfícies no GeniE
Linhas no GeniE
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Importação do StaadPro Suporta vigas, chapas, cargas e condições de contorno.
- Um módulo separado cria o arquivo JS para importação no GeniE
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Importação do SACS Arquivo do SACS Modelo importado no GeniE
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Exportação para SmartPlant, PDS, PDMS Exporte usando o formato SDNF
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Armazenamento em Formato Neutro XML O propósito do modelo conceitual XML é o de suportar a importação e
exportação de : - Estruturas de casca/chapas - Análises simples (ex.análise linear estática sem cargas de ondas) - Carregamentos de todos os tipos - Equipamentos - Ambiente - Compartimentos - Guias geométricos - Grupos - Migração de modelos entre versões do
GeniE - Análises repetidas, quando a edição
do arquivo de entrada não é necessária
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Integração com Outros Produtos DNV Reutilize dados do Nauticus
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Detalhes dos reforços são automaticamente
transferidos
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Integração dos Sistemas Assegurada
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Modelo conceitual GeniE
Modelo conceitual – HydroD Modelo conceitual - DeepC Modelo de análise – GeniE/Sestra
Modelo CAD – ACIS SAT – DXF 2D – Tabela de cotas – Casca no GeniE
Section Scantlings
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Personalização do Sistema
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Linguagem de Programação JSCRIPT Dialeto da Microsoft para o padrão da linguagem ECMAScript.
Similar ao JavaScript
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Permite acesso às proprie-dades, métodos e objetos do GeniE.
Usualmente, as scripts (arquivos JS) são geradas por alguma outra linguagem de alto nível (VB, C# ou C++ por exemplo) que suporte maiores recursos (acesso a banco de dados, geração de gráficos, etc.)
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Aplicações Desenvolvidas pelo Usuário 1
Modelos paramétricos para diversas finalidades
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Criação de juntas
Ângulo
Ângulo 40º
ângulo 45º
Aplicações Desenvolvidas pelo Usuário 2
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Geração de cascos
B=60 m
B=50 m
Aplicações Desenvolvidas pelo Usuário 3
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Criação de jaquetas completas
Aplicações Desenvolvidas pelo Usuário 4
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Interface
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Interface (GUI)
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Navegador
Área de comandos
Menus e barras de ferramentas Defaults
Área de
Trabalho
Dicas e barra de status
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Configurações da Área de Trabalho Escolha entre as configurações pré-definidas
- Default display - Mesh - All - Mesh -Transparent - Modelling - All - Modelling - Structure - Modelling -Transparent - Results - All - Results - with Mesh
Crie a sua própria configuração
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Unidades Edit > Rules > Units
- Defina as unidades do banco de dados na criação do modelo
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Altere as unidades de entrada e apresentação de resultados, independentemente das unidades
do banco de dados
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Undo Simples:
- Edit > Undo … (or Ctrl+Z) - Edit > Redo … (or Ctrl+Y)
Múltiplo: - Edit > Diálogo Undo/Redo
Undo mark - Edit > Set UndoMark permite a marcação
de pontos de Undo
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Última ação
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Modelagem de Vigas
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Importação ou Criação de Biblioteca de Perfis
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Navege na biblioteca Filtre as seções da biblioteca Importe todas ou selecionadas Seções importadas são registradas no arquivo JS Acesse as seções importadas na pasta Sections
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Alternativas de Modelagem Por métodos gráficos
- Usando guias geométricas - Planos - Pontos, linhas, splines, nurbs, etc.
- Usando geometria existente
Através de caixas de diálogos
Através do navegador
Pela linha de comandos
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Snap perpendicular
A tecla Tab mostra alternativas
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Específicos para Topsides 1 Normalmente caracterizados por sistemas de alinhamento regulares
- Usando o GuidePlane para acelerar significativamente a modelagem
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Quando a geometria for mais complexa - Utilize o GuideCurve para acelerar a modelagem
Específicos para Topsides 2
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Membros de Tensão/Compressão
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Elementos de tensão contribuindo com a rigidez SIGXX positivo
Elementos de compressão não contribuindo com a rigidez. Sem tensão axial
Elementos de tensão/compressão contribuindo com a rigidez
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Excentricidades – Painéis Reforçados Vigas e chapas são modelados nos seus eixos neutros
- Utilise as excentricidades para alinhar as vigas - A chapa não pode ter excentricidades
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Modelagem default
Chapa
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Vetores podem ser obtidos de outros objetos - Sistema de vigas local - Normal a uma chapa - Normal a um plano definido por 3 pontos, etc.
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Opções Adicionais na Seleção de Vetores
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Modelagem de Chapas
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Facil Modelagem de Superfícies Planas Crie superfícies fechadas com um único clique usando o recurso de regiões
planas - Intuitivo e simples. - Limitado por chapas existentes, vigas e linhas-guia - Sem necessidade de quebrar as linhas
Insert Plate Flat Region Chapas, vigas e curvas no plano de corte Clique na área visível
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Funcionalidades na Modelagem de Superfícies 4 opções principais – todas baseadas em curvas
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Skin/loft
Cover
Curve net interpolation
Extrude
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Arestas Internas Curvas compostas podem criar arestas internas indesejáveis
- Mesmo problema em skin/loft - Utilize os critérios de malha globais para remover as arestas internas
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Modelagem Completa da Embarcação
Slide 59
Modelos como este podem ser criados, com ganhos de eficiência significativos tanto no modelo global como em detalhes locais
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Conversão Viga - Chapa
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Análise da Junta Selecionada 1 A junta pode ser automaticamente convertida para um modelo de casca,
como parte do modelo global …
… mas também pode ser analisada em separado como um submodelo
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Total consistência entre os elementos de barra e os de casca
Análise da Junta Selecionada 2
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Massas e Carregamentos
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Modelagem Eficiente de Massas e Carregamentos Equipamentos
- Massa e CG exatos - Padrão de transferência de carga
(skidbeams, pontos de apoio)
(Re)cálculos automáticos - Assegurando o equilíbrio das forças - Regras de transferência de carregamento
– quais vigas recebem cargas
Biblioteca de equipamentos - Reutilização em condições de carrega-
mento diferentes
Carregamentos explícitos - Pontual, pressão, temperatura, deslocamentos pré-definidos - Carga sobre chapeamento ou vigas
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Listas de Pesos Reutilize listas de pesos
- Transferência automática de pesos de arquivos XML ou CSV para o modelo
Criação automatizada de equipamentos
Cálculo automático de carregamentos e massas
Leitura de novos ítens em listas
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Modelagem de Equipamentos Equipamentos podem estar acima, abaixo ou ao longo de vigas
Cargas induzidas pela gravidade automaticamente calculadas g = - 9.81 m/s2
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Balanço de Massas Escale a massa para o valor desejado
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90000 / 84235.24084
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Gerenciamento de Carregamento e Massas 1.Modelo de análise estrutural:
- Peso próprio (estrutura e massas pontuais)
- Carregamento de equipamentos - Cargas pontuais, em linha, subre
superfícies
2.Modelo para análise hidrodinâmica e estrutural dinâmica - Massa da estrutura e massas pontuais - Massa dos equipamentos
3.Modelo de massa para análise hidrodinâmica - Massa da estrutura e massas pontuais - Massa dos equipamentos utilizando
elementos excêntricos de massa
4.Footprint mass - Mesma de 3 sem excentricidades
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Aplicação das Cargas em Compartimentos Facilidade na definição das cargas em compartimentos
- Conteúdo e nível de enchimento são suficientes
Modelo estrutural
Compartimentos
Lastro
Óleo
Distribuição de pressões
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Cargas de Acelerações Cargas devido às acelerações : múltiplas escolhas
- Acelerações constantes e variáveis, de translação ou rotação, em várias partes da estrutura
Cargas no nível inferior : Massa x Aceleração (direções X & Z)
Cargas no nível superior : Massa x Aceleração (direção Z)
Aceleração rotacional harmõnica induzida pelo movimento das ondas
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Módulos de Topsides em Jaquetas ou Flutuantes Em jaquetas
- Tudo é feito dentro do GeniE
Em flutuantes - Op. 1 – Integrada : Resultados do HydroD (análise
hidrodinâmica no domínio da frequência ou do tempo) importados para o GeniE
- Op. 2 – Sem transferência de carga : Acelerações e deflexões são calculadas no HydroD e utilizadas como base das condições de carregamento no GeniE.
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Flutuantes : Domínio da Frequência As ondas acarretam deformações e tensões nos módulos de topside
- Devem ser convertidos para resultados determinísticos antes de importar para o GeniE (utilitário Prepost)
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Flutuantes : Sem Transferência do HydroD Deformações e acelerações usadas para definir as condições de
carregamento - Acelerações constantes or centrípetas (do HydroD ou outro) - Deformações da análise estrutural do casco usadas como deslocamentos
prescritos no GeniE
Sp1: 2mm
Sp2: 3mm
Sp3: 5mm
Sp4: 2mm
Aceleração centrípeta
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Verificação do Modelo
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Verificação do Modelo 1 Faça a verificação antes de executar a análise
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Verificação do Modelo 2 Encontre problemas no modelo
A. Partes desconectadas B. Barras interceptando chapas em um
único ponto C. Sobreposição de chapas D. Arestas menores que um valor pré-
definido
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A.
B. C.
D.
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Malha Automática
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Criação Automática da Malha
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Criação automática da malha
Controle do usuário - feature edge - densidade da malha - sequência de geração da malha - não regenerada se cargas ou espessura forem alteradas -...... - matriz Jacobiana
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Aperfeiçoamentos da Malha A manipulação separada da malha e carregamento utiliza menos memória.
Regeneração condicional da malha - Para grandes modelos, um aumento de performance significativo na alteração dos
modelos para análise. - Não regenera a malha se somente as propriedades
ou cargas são alteradas. - Alterações na topologia e regra de definição das
malhas força uma uma regeneração da malha.
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Condições de Contorno
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Apoios Pontuais
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Graus de liberdade, constante de mola ou deslocamento prescrito em translação ou rotação definidos pelo usuário.
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Apoios Distribuídos
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Podem ser posicionados ao longo de arestas retas ou curvas.
Todos os nós relevantes da malha recebem a condição de contorno.
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Análise
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Execução da Análise GeniE vem com um conjunto pré-definido de fluxos de processos
Tools > Analysis > Activity Monitor (Alt+D) - Análise linear estática ou autovalores - Atividades do carregamento de ondas - Análise de fundações/solo
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Análise Linear Estática Inicie as atividades
- Pare e reinicie a qualquer instante
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Análise de Autovalores Crie a análise de autovalores
Escolha o método de solução
Decida o número de modos
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Verificação da Listagem do Sestra O arquivo de impressão do Sestra contém informações importantes
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: : PRINTOUT OF DATA GIVEN AS DIRECT INPUT TO SESTRA COMM Default SESTRA commmand file ITOP 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 INAM 20040510_122532_ RETR 3. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 RNAM 20040510_122532_ NORSAM SOLM 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CMAS 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 RSEL 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Z : : SUM OF REACTION FORCES AND MOMENTS ********************************** GIVEN IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM OF THE TOP LEVEL SUPERELEMENT LOADCASE (INDEX) X Y Z RX RY RZ 1 -4.5993E-12 -6.5921E-12 2.9386E+03 -2.7023E+07 -2.7833E+07 -9.2972E-08 : : DIFFERENCES BETWEEN SUMMED LOADS AND REACTION FORCES **************************************************** LARGER THAN 0.00E+00 FOR TRANSLATIONAL COMPONENTS AND LARGER THAN 0.00E+00 FOR ROTATIONAL COMPONENTS LOADCASE (INDEX) X Y Z RX RY RZ 1 -4.5978E-12 -6.5921E-12 9.5497E-12 1.3784E-07 6.7055E-08 -9.2955E-08
Dados de entrada (criados no GeniE)
Soma das forças de reação
Diferença entre a soma das cargas e forças de reação
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Apresentação dos Resultados
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Apresentação dos Resultados no GeniE Deslocamentos
Tensões nas placas e cascas
Forças e tensões nas barras
Opções mais avançadas disponíveis no Xtract
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Deslocamentos Plotagem de contorno
Slide 92
Wireframe view
Outline view
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Deflexões nas Vigas : Vista em 3D Vista 3D padrão da deformação Opcionalmente podemos aumentar
o número de pontos de cálculo da deflexão sem aumentar o núnero de elementos finitos
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O efeito da deformação cúbica
Com deformação cúbica
Deformação linear
Deflexões nas Vigas : Deformação Cúbica em 3D
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Deflexões nas Vigas : Vista em 2D Dy, Dz e Deflexão = sqrt(Dy^2 + Dz^2)
Por condição de carregamento
Envelopes
Pior condição
Deflexões relativas
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Deflexões nas Vigas : Relatório Tabular 3 resultados são reportados
- Comprimento da viga (comprimento flexível) - Deflexão (deflexões e rotações) - relativas - DELTA = Comprimento flexível da viga/Deflexão - 5-11 pontos podem ser reportados por viga - Todas as posições ou apenas as piores - Por condição de carregamento ou envelope
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Resultados Conceituais : Tensões
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Tensões nas Chapas e Cascas Plotagem de contorno
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Forças nas Barras Diagrama 3D
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Tensões e Esforços nas Barras Apresentação 2D nas tensões/forças/momentos nas barras
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Tensões e Esforços nas Barras Selecione a barra e ative a apresentação em
Tools > Analysis > Beam Force/Stress Diagram
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Tensões e Esforços nas Barras Modifique a apresentação padrão
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Verificação de Vigas pelas Normas (Code-Checks) Padrões utilizados (vigas e juntas
tubulares) - 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 com anexos Norueguês e
Dinamarquês. - ISO 19902 de 2007
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Verificação da Deflexão contra os Níveis AISC AISC: Razão de deflexão permissível 180, 240, 360 varrendo todas as
condições de carregamento
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Criação da Capacidade dos Membros Os membros podem ser definidos usando a estrutura completa ou
subconjuntos - Os comprimentos globais de flambagem são decididos pelo engenheiro
Comprimento de flambagem ?
Comprimento de flambagem ?
Comprimento de flambagem ?
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Criação e Alteração das Capacidades das Juntas Usado em puncionamento
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Documentando o Modelo - Relatórios Relatórios dos dados importantes do modelo
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Relatórios com o MS Word Criação automática de relatórios incluindo figuras no formato XML
- Scripts para fácil recriação dos relatórios quando o modelo for alterado
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Relatório de Resultados do Code Check Exemplo de Layout
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Exportação de Dados para o Excel
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Documentando o Modelo - Gráfico
GIF: pequenos arquivos, normalmente adequado
TIFF: grandes arquivos, capturam melhor transições suaves de cores
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Características Adicionais
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Salvamento dos Dados Salvamento automático pelo GeniE
- Todos os comandos são registrados no arquivo JS - No caso de falha ou término anormal do programa, todos os comandos exceto o
último são armazenados no arquivo JS - O nome do arquivo contém as informações de data/hora, ex.
“ons_topside_20060904_080655.js” - O arquivo é encontrado na pasta do espaço de trabalho (workspace) - Para recriar o modelo, crie um novo espaço de trabalho e leia o arquivo JS
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Auxílio on-line e Documentação
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GeniE SnackPack GeniE SnackPack é oferecido gratuitamente
como uma extensão do GeniE, trazendo várias funcionalidades e funções especiais que antes só eram disponíveis internamente à DNV Software. - Hull Forms - Reporting - Importing Lines - Guide Planes - Load and Mass - Utilities
https://projects.dnv.com/sesam/Genie_utils/index.html
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Versões Especiais do GeniE
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GeniE.Lite - Voltado à análise de topsides. - Máximo 10000 elementos de malha ou 500 elementos de barra. - Sem análise hidrodinâmica ou interface com solo. - Inclui o solver linear Sestra e o code-check de vigas.
GeniE.Panel - Voltado à modelagem dos painéis para análise hidrodinâmica, definição de
compartimentos e massas. - Sem condições de contorno e cargas, mas inclui equipamentos, vigas e chapas.
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Recomendações de Software e Hardware
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Sistema Operacional - Windows XP 32 ou 64 bits, SP3 - Windows 7 32 ou 64 bits - Windows Vista não tem suporte (mas funciona)
Outros Softwares - Microsoft Office 2003 ou acima - PDF Reader
Hardware - Placa gráfica compatível com OpenGL ou DirectX 9 - Memória 2 GB - Processador 1.75 GHz - Espaço em disco 100 GB - Vídeo 1280 x 1024 pixels
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Salvaguardando a vida, a propriedade e o meio ambiente
www.dnv.com.br www.dnvsoftware.com
Dúvidas
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