8/4/2019 Apresentao HydroD
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Julho 2012
HydroD
Joo Henrique Volpini MattosRegional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software
Anlise Hidrosttica e Hidrodinmica de Estruturas Flutuantes
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HydroDumprogramainterativoparaanlisedeestabilidadeecarregamento
deondasemcorposflutuantesestacionriosoucomvelocidadedeavano.
Propsitos
Slide 2
HydroD D1.3-04 Date: 31 May 2005 15:01:34
0 50 100 150
-2
-1
0
1
2
3
4
GZ-Curve
Heel Angle [deg]
GZ[m]
Modelar o ambiente e preparar os dados deentradaparaanlisehidrostticae hidrodinmi-ca.
Executarosclculoshidrostticosedeestabili-dade intacta e em avaria (incluindo efeito desuperfcielivreeimpelidoreslaterais).
Calcularosesforoscortantesemomentosfleto-resemguastranquilas.
Executarosclculoshidrodinmicasemcorposrgidos flutuantes, com e sem velocidade deavano(coeficienteshidrodinmicos,foras,des-locamentos,aceleraes,etc.).
Transferirascargashidrostticasehidrodinmi-casparaaanliseestrutural.
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Histrico
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1987 CooperaotcnicaentreDNVeMIT,resultandonaimplementaodoWadam,baseadonocdigodoWamit.
1990 CooperaotcnicaentreDNVeMIT,resultandonaimplementaodoWasimem1996.
2004 HydroD1.0,incluindotodasasfuncionalidadesdoWadam,excetomulti-corpos.
2006 HydroD2.0,comamortecimentodeondasemsurge,anlisehidrostticaedeestabilidade.
2008 HydroD 3.0 com incluso do Wasim e vrias melhorias na anlise deestabilidade.
2008 HydroD4.0comanlisedemulti-corpos.
2009 HydroD4.2comamortecimentoquadrticodebalanonoWadam,suportepara
ondasde5ordemdeStokes(profundidadeinfinita),WadameWasimpodeminiciaroSestra(FEASolver)apartirdoHydroD.
2010 HydroD4.3comondasde5ordemdeStokesemprofundidadefinitaeaumentodonmerodecorposacopladosnoWadam(at15).
2011 HydroD4.564bitscomregiode reduodepressodefinidapelousurioepontosdefinidospelousurioparaclculodosresultados.
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Recursos do HydroD
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Criaoouimportaodosmodelos
hidrodinmicosedemassa. Assistentesparaaentradadedadosmaiscomplexos(ex.:amortecimentodobalanoemodelosdecascoduplo,modelosdeMorrison,modelosdepainis,etc.).
Vriasverificaesdedados. Clculodoscalados,trimebandaparacadamodelodemassas.
Verificaodaestabilidadetransversalporvriasnormas.
Front-endparaWadam(domniodafrequncia)eWasim(domniodotempo).
Apresentaogrficaetabulardosresultados.
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Anlise Hidrosttica eEstabilidade
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Anlise Hidrosttica AtividadesTpicas
- Definiodasseestransversais
- Definiodascondiesdecarregamento Calado,trimebanda Massaecontedodostanquesepores Ferramentasdeauto-balanceamento
o Balanceie3oumaistanques,minimizandooGM
- Aberturas Opesdeestanqueidade
- Crieeexecuteaanlisedeestabilidade Anlisesmltiplasemparalelo(comvriasCPUs) Clculodemomentodevidoaovento
- Executeasverificaespelasnormas Condiesdeestabilidadeintactaeavaria
- FaaaanlisedoKGpermissvel
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Anlise Hidrosttica - Resultados
Curvadebraosdeendireitamento
Momentodeemborcamento
Distnciadasaberturasagua
Curvaslongitudinais:- Momentofletor
- Esforocortante- Distribuiodemassas- Flutuao
Dadoshidrostticos- KM,CB,CF- CG(comesemcontedodoscompartimentos)- Deslocamento- MTC- reasprojetadasacimaeabaixodaLA
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Anlisedeequilbrioeestabilidadefeitaporclculodireto,seminterpolao.
Verificao de Estabilidade
Estabilidadeintactaeemavaria
Codecheckspor:- IMOgeral- MARPOLintactaeavaria- IGCavaria
- IBAavaria- NMDintactaeavaria- IMOMODUintactaeavaria- ABSMODUintactaeavaria- Regradefinidapelousurio
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KG Permissvel
CentrodeGravidadeVertical(KG)Permissvel
Definaumacurvademomentodeemborcamento. Definaascondiesdecarregamento,varrendotodaafaixadecalados.
UtilizeoscritriosdeestabilidadedanormaselecionadaparadeterminaroKGpermissvel.
OKGquesatisfazcadacritriocalculado.Omnimodestesvaloresrepor-tadocomoacurvadeKGpermissvel.
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Anlise Hidrodinmica
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Anlise Hidrodinmica
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Anlise hidrodinmica de corpos flutuantes estacio-nriosouemmovimento:
- Teoria 3D radiao-difrao no modelo de painis eequaodeMorisonnomodelodebarras.
- O modelo dual permite que ambos os mtodos sejamutilizadossimultaneamente.
- TeoriadeondasdeAiry.
- Interaohidrodinmicaentrevrioscorposindependen-tes.
Resultados
- Funesdetransfernciacomplexasoucomoresultadosdeterminsticosparafasesespecficasdaonda.
- Respostasglobaisincluindomovimentosdecorporgido,forasseccionaisemomentos.- Presseseaceleraes.- Ascargas(presseseaceleraesdocorporgido)soautomaticamentetransferidasparaaanliseestrutural.
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Modelos Hidrodinmicos
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Modelo de Painis
Modelo Composto
Modelo de Morison
Modelo Dual
OBSERVAES
Tudocalculadoapenaspelateoriapoten-cial.
Todoomodeloembarras.Tudocalcula-dopelaequaodeMorison.
Parte do modelo de painis, parte embarras. A equao de Morison e a teoria
potencial so aplicadas a partes diferentesdomodelo.
Tudofeitoempainiseembarras.AmbosMorisoneateoriapotencialsoaplicadosatodo modelo (obrigatrio para anliseestrutural).
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Anlise no Domnio da Frequncia
Aanlisenodomniodafrequnciautilizadaparacalcularasfunesdetransferncia(RAOs).
Aentradaacondiododomniodafrequncia- Conjuntodedirees.
- Conjuntodefrequncias.
- Amplitudes.
Tarefastpicas(feitasnomodelohidrosttico)- SeesdeMorison.
- Elementosdepressesnasreas.
- Pontosforadocorpo(pressodeonda,velocidadede
partculasdaonda).- DefiniodosdadosparaWadam.
- Variveisderespostaglobais.
- Transfernciadecarregamento.
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Anlise de Mltiplos Corpos
Para anlise de mltiplos corpos no domnio da frequncia possvelutilizarmos at 15 diferentes corpos. Esta anlise permite que o usurioespecifiqueumamatrizadicionaldeacoplamentoentreoscorpos.
Matriz adicional de acoplamento.
Esta figura apresenta uma matriz de 12 x 12 para 2 corpos.
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Regio de Reduo de Presso
Aplicaodeumareduodepressoemumaregiodaembarcaoselecionadapelousurio.- Estemtodosomenterecomendadoparaapartedaembarcaoquetenhacostadoplano,eportantodevesercontroladapelousurio.
- Benefcios:Definidapelousurio,emadioaosuportesregrasDNV.
- Estaopodisponveltantoparaanlisesnodomniodafrequnciacomonotempo.
Costado plano indicado pelo usurio
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Anlise Linear no Domnio do Tempo
Utilizeaanlisenodomniodotempoparasimularumestadofsicodemar.
Crieinstantneosdocarregamento.
Oestadodemarpodeserdefinidopor:- Condioirregularnotempo
Vagas(direo,espectrodeondas,funodedisperso)
Ondulaesocenicas(swell)
- Conjuntodeondasregulares(perodo,altura,fase,direo)
- Marcalmo
Slide 16
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G L v i e w 3 D P l u gi n
[W a s i m _ l in _ s e m i.v t f]
http://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/plugin8/4/2019 Apresentao HydroD
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Anlise No-Linear no Domnio do Tempo (1)
RAO jogo sem amortecimento e com amortecimento quadrtico
Direo da onda 90
Slide 17
Efeitosincludosnaanliseno-linear:
- PressohidrostticaeFroude-Krylovnasuperfciemolhadaexata.
- Tratamentoexatodainrciaegravidade.
- TermosquadrticosdaequaodeBernoulli.
- Amortecimentodojogo(roll)quadrtico.
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G L v ie w 3 D P lu g in
[W a si m _ n o n lin _ s e m i. v tf]
http://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/plugin8/4/2019 Apresentao HydroD
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ModelosdeMorisonsoimportantesparaestruturasflutuantesquetenhamestruturasreticuladas,causandoarrastoaprecivel.
Asforasdearrastonolinearessoconsideradasnodomniodotempo,melhorandoarepresentaodoamortecimento.
Utilizandoacinemticadaondaincidente,aforaintegradaatasuperfcielivredaonda.
Anlise No-Linear no Domnio do Tempo (2)
RAO jogo sem amortecimento e com amortecimento quadrtico
Direo da onda 90Embarcao de lanamento de pipelines, com stinger.
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http://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/plugin8/4/2019 Apresentao HydroD
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0 20 40 60 80 100 120
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
34
5
Time
Motionamplitude
Roll - CalmSeaRun_MorisonRoll - CalmSeaRun_noMorison
Marcalmocom5debanda.Nenhumamortecimentoadiconaldejogo. ComomodelodeMorison,omovimentodejogoamortecido.
Anlise No-Linear no Domnio do Tempo (3)
- Movimento de jogo em onda deStokesde5ordemoblqua(pero-do 12s, altura 20 m), sem amorte-
cimentodejogoadicional.atribudo.- Com o modelo de Morison, temosmaior respostana fase inicial,masse estabiliza devido ao amorteci-mentodostinger.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Time
Motionamplitude
Roll - Stokes5_Morison Roll - Stokes5_noMorison
1.8471
8.161
AimportnciadomodelodeMorison
Aimportnciadoamortecimentodojogo
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Pontos de Anlise Definidos pelo Usurio
Pontosderefernciadefinidospelousurioparaclculodosresultados:
- Maiorflexibilidadepoisopontoderefernciapodeserusadoparaoclculoderesultadoshidrodinmicos,comomovimentos,foraseRAOs.
- Aplicvelaanlisesnodomniodo
tempoedafrequncia.
Surge
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
4 6 810
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
Period
Amplitude
Sway
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
4 6 810
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
Period
Amplitude
Dois pontos de referncia distintos
Slide 20
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HidroD : Softwares DNV Relacionados
Modelagemdocascoe distribuiodemassas.
Anlisehidrodinmicada iteraocorpo-ondapara corposflutuantesestacio- nrios.
Anlisehidrodinmicade embarcaescomveloci- dadedeavano.
Ps-processamentoesta- tstico.
Apresentaoaperfeioa- daderesultadoseanima- o.
Slide 21Slide 21
HydroD
Modelo de massa
(Patran-Pre ou GeniE)
Modelo de massa
(Patran-Pre ou GeniE)
(Presel)Modelo de
painis & massas
Parmetros
da anlise
Estado de mar RAO Resposta
Postresp - curto prazo
Diagrama de dispersoResposta de longo prazo
Postresp longo prazo
Sada do Postresp: Estatsticas de longo prazo
Grficos de RAO
Combinao de RAOs
Grficos de espectro de resposta
Wadam
Transferncia de
cargas para anlise
estrutural: Cargas de inrcia
Presso de onda
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A Famlia HydroD
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Wadam (1) Wave Analysis by Diffraction and Morison Theory
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Anlisehidrodinmicadaiteraoentreondaseestrutura(domniodafre-
quncia)paracorposestacionrios.Wadam=WaveAnalysisbyDiffractionandMorisonTheory
Interaohidrodinmicaentrevrioscorposindependentes. Estruturasfixaseflutuantesdeformatoarbitrrio:
Semi-submersveisTLP
FPSOSPARSGravitybased
Teoriaderadiao-difrao3DedeMorison.
Amortecimentoviscoso. Forasdeexcitaoerespostade2ordem.
GeraodascargasparaanliseestruturalnoSestra.
TransfernciadedadosparaoDeepC,Mimosa,Xtract,Postresp.
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Wadam (2)
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RAOsdomovimentodocorporgido. RAOdepressoempainisespecificados.
RAOdascargasglobais(cargasseccionais).
Matrizesdemassa,massaadicional,
amortecimentoerestaurao. Forasdeexcitao.
Foradearrastomdio.
Elevaodaondaempontosespecificados.
Cinemticadaondaempontos
especificados.
ResultadosdoWadam:
Anlise de semisub avariada
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Anlisehidrodinmicadeembarcaescomvelocidade
deavano. Teoriaderadiao-refrao3DporRankine. Soluonodomniodotempocomtransfernciaparaodomniodafrequncia.
Velocidadedeavanoilimitadasemplanagem.
Anliselinearenolinear. PressohidrostticaeFroude-Krylovnasuperfciemolhadaexata.
Tratamentoexatodainrciaegravidade.
TermosquadrticosnaequaodeBernoulli.
Amortecimentoquadrticodobalano.
Formasarbitrriasdecasco.
guanoconvs.Sloshing.
Formulaodepressodeimpacto.
Estadodemarirregular,regularoucalmo.
Wasim (1)
Slide 25
Modelo linear vista superior
Modelo linear vista inferior
Modelo no-linear vista inferior
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Wasim (2)
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Densidadedagrade
Extensodagrade
Passodotempo- Preciso- Estabilidade
Duraodasimulao- Transiente
Controledomovimentohorizontal. Molas
Matrizderestaurao Lemecomautopiloto.
CuidadosNumricos:
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Postresp
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Ps-processamentoestatsticodosresultadoshidrodinmicos:
Nodomniodafrequncia Funesdetransfernciadefinidaspelousurio Estatsticasdecurtoelongoprazo
Espectrodeondas:Pierson-Moskovitsz,Jonswap,ITTC,Torsethaugen,Ochi-Hubble
Distribuies:Rayleigh,Rice,Weibull
Ondaslongasoucristascurtas Fadigaespectral
Slamming
Nodomniodotempo Apresentaodosresultadosemsriestemporais
TransformaesFFT Valoresextremos,ajusteporWeibull
ContagemdeRain-flow
Avariaporfadiga
Heave response
Pitch moment
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Interao Postresp-Wadam
Slide 28
EstadodeMar
FunodeTransferncia
Resposta
DiagramadeDisperso
Resposta
Valores significativos /esperados
Probabilidade de excederum nvel de resposta
Valores extremos
Fadiga Valores extremos Operacionabilidade
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Resposta de Curto Prazo
EspectrodeondasparaumafaixadeTz-SW()- Pierson-Moskowitz- ISSC- Jonswap- Torsethaugen
- Ochi-Hubble- Gammageneralizado
PIERSON-MOSKOWITZ
Espectroderespostaparaumdeterminadoespectrodeondas
Sr()=SW()x(HW())2
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Clculos Estatsticos
Estatsticadecurtoprazo- Paraumadeterminadaduraodoestadodemar
- Calculearespostamaisprovvel
- Calculeaprobabilidadedeexcederumvalor
- Nmerodecruzamentoszero
- Paraumdadonvelderesposta- Calculeaprobabilidadedeexcederumvalor
- Paraumadadaprobabilidadedeexcederumvalor- Calculeonvelderespostaequivalente
Estatsticasdelongoprazo- Definaaprobabilidadeemcadadireo
- Selecioneodiagramadedisperso
- Selecioneafunodeespalhamento
- Criearespostadelongoprazo
Slide 30
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Xtract
OsresultadoshidrodinmicospodemseranimadospeloXtract.
Cadacombinaofrequncia/direoanimadaseparadamente. Muitotilparaverificaodosresultados.
Dadosquepodemserapresentados:- Elevaodaonda.
- Pressonomodeloestrutural.- Movimentodocorporgido.
- Tenses,forasedeformaesapartirdaanlisedeelementosfinitos.
Slide 31
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G L v ie w 3 D P lu gi n
[W a da m _ lin _ se m i.v tf]
http://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/pluginhttp://www.glview.com/plugin8/4/2019 Apresentao HydroD
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O software
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Interface (GUI)
Dicas e
barra destatus
Menus e barra de ferramentas
rea detrabalho
Interface de linha de comandos
Navegador
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Ambiente
Air- Perfisdevento(anlisehidrosttica)
Directions- Conjuntodedireesdasondas.
Water- Conjuntodefrequncias,espectro,correnteza,dispersodasondas,etc.(anlisehidrodinmica)
Locations(umaoumais)- Profundidade,densidade,gravidade
- Subconjuntodasfrequncias,direes,espectro,etc.,definidosemDirectionseWater
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Modelagem Hidrodinmica da Forma (1)
5configuraesdemodeloshidrodinmicos
Modelo de painis
Modelo composto
Modelo de Morison
Modelo multi-corpos
Modelo dual
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Modelagem Hidrodinmica da Forma (2)
Montagemdetodososmodelosutilizadosnasanlises,incluindosuas
propriedades Definiodosmodelosparaanlisesmulti-corpos
- Reutilizandomodeloshidrodinmicosexistentes
Estabilidade
Wasim
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Modelo de Painis (no vlido para Wasim)
Utilizadonosclculoshidrostticosouhidrodinmicospelateoriapoten-
cial. OmodelodepainisdefaultomodelodoSesam(T*.FEM).
UmmodelodepainisnaformataodoWamit(GDF)tambmpodeserutilizado.
Windows
Explorer
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Modelo de Sees (todos os tipos de anlises)
Omodelodeseesdescreveageometriadomodeloporumconjuntodecurvas
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Exemplo do Modelo de Sees
At 100 sees podem ser utilizadas
Importao de DXF (lines, polylines, lwpolylines)
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Criao do Modelo de Painis a Partir das Sees
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Sugestoautomticadonme-rodepainisnecessriosparaumaanlisetima:- Quandocriandoomodelodepai-nisdeummodelodesees.
- Baseadonasdimensesdomo-deloecritriosdemalha.
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Sempre verifique o vetor normal
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Criao do Modelo de Painis a Partir das Sees
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Definio da Bolina
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Condies de Carregamento
Posiodasuperfcielivre
Modelodemassas
Enchimentodetanques
Pontosforadocorpo Compartimentos
Acondiodecarregamentocontmtodososdadosrelacionadosaumcertocaladoengulosdetrim/banda:
Condio de carregamento mostrando a superfcie livre mdia
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Criando uma Condio de Carregamento
Acondiodecarregamentodeveapresentarequilbrioentreaflutuaoeamassa
- Definidanomodelodemassas
- Explicitamentedefinidapelousurio
Ummodelodemassasnecessrioparatodasasestruturasflutuantes
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Os dados podem ser definidosem diferentes sistemas decoordenadas
Massa e CG (x, y) podem ser
calculados do modelo depainis. Outros dados devemser fornecidos manualmente
- Todos os dados devem sercalculados assumindouma densidade
homognea do modelo depainis
- A massa e CG devem serdefinidos pela flutuao
Modelo de Massas (1)
Opo 1 : Dados de massa definidos pelo usurio
1 2
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Modelo de Massas (2)
Apresente o modelo de massas com o modelo depainis para verificar a consistncia dos sistemasde coordenadas.Massas pontuais podem ser apresentadas.
Opo 2 : Distribuio de massas lida de arquivo
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Modelo de Massas (3)
Alguns recursos so especialmente teis para trim/banda
Opo 3 : Especifique a matriz de massas
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Assistente Hidrosttica e Estabilidade
Guiapassoapassoatravsdamodela-
gem.
Seleodanormadeverificao(navioseplataformas,intactaeavariada).
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Assistente Wadam
Guia passo a passo atravs damodelagem.
Quatro tipos de modelos principaispodemserutilizados:
- Modelodepainis
- ModelodeMorison
- Modelocomposto- Modelodual
Ajustesindividuaisparacadatipodemodelo.
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Assistente Wasim
Apenasomodelodeseesutilizado
Slide 51
A i i / / i
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