Análise numérica do comportamento estrutural de embarcações de aço submetidas a diferentes cenários de colisão
| dc.contributor.advisor1 | ARAUJO, André Vinícius da Costa | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6774732129728663 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-0804-2734 | |
| dc.creator | ISHIKAWA, Kadu Naoki | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2502994338904543 | |
| dc.creator.ORCID | ****** | |
| dc.date.accessioned | 2026-04-13T19:22:08Z | |
| dc.date.available | 2026-04-13T19:22:08Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-14 | |
| dc.description.abstract | The intensification of inland waterway transportation and the increasing presence of bridges over navigable rivers have raised the occurrence of vessel–pier collisions, which are characterized by highly dynamic loads, large deformations, and strong structural nonlinearities. Traditionally, the assessment of these events has focused on bridge safety, relying on empirical formulations based on equivalent impact forces, which limits the understanding of the vessel’s structural response, the main energy-absorbing component during collision. In this context, this study aims to develop and apply an explicit dynamics numerical model based on the Finite Element Method to analyze the structural behavior of a steel vessel subjected to different collision scenarios against a rigid bridge pier. Twelve impact scenarios were simulated by varying the vessel’s approach velocity and impact angle, allowing the investigation of their influence on maximum deformation, equivalent stress distribution, and the overall energy balance of the system. The results show that oblique collisions may lead to higher plastic deformations and equivalent stresses in the vessel structure when compared to frontal impacts, even with a lower normal velocity component. This behavior is mainly associated with the increased contact area, longer deformation path, and the presence of shear and sliding effects during impact. It is concluded that the proposed methodology provides a more realistic representation of vessel–pier collision phenomena, contributing to a better understanding of energy absorption mechanisms and the structural failure potential of vessels, with reduced reliance on global empirical approximations. | |
| dc.description.resumo | A intensificação do transporte hidroviário e a presença crescente de pontes sobre vias navegáveis têm ampliado a ocorrência de colisões entre embarcações e pilares, caracterizadas por carregamentos altamente dinâmicos, grandes deformações e forte não linearidade estrutural. Tradicionalmente, a avaliação desses eventos tem sido conduzida sob a ótica da proteção da ponte, com o uso de formulações empíricas baseadas em forças equivalentes, o que limita a compreensão do comportamento estrutural da embarcação, principal elemento dissipador de energia no impacto. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver e aplicar um modelo numérico em dinâmica explícita, baseado no Método dos Elementos Finitos, para analisar o comportamento estrutural de uma embarcação metálica submetida a diferentes cenários de colisão com um pilar rígido. Foram simulados doze cenários de impacto, combinando variações de velocidade e ângulo de incidência, de modo a investigar a influência desses parâmetros na deformação máxima, na distribuição de tensões equivalentes e no balanço energético do sistema. Os resultados evidenciam que colisões angulares podem gerar níveis mais elevados de deformação plástica e tensão equivalente na estrutura da embarcação quando comparadas ao impacto frontal, mesmo apresentando menor componente normal da velocidade. Tal comportamento é atribuído à maior extensão da área de contato, ao aumento do caminho de deformação e aos efeitos de cisalhamento e deslizamento durante o impacto. Conclui-se que a metodologia proposta permite uma análise mais realista do fenômeno de colisão, contribuindo para o entendimento dos mecanismos de absorção de energia e do potencial de ruptura estrutural da embarcação, com menor dependência de aproximações empíricas globais. | |
| dc.identifier.citation | ISHIKAWA, Kadu Naoki. Análise numérica do comportamento estrutural de embarcações de aço submetidas a diferentes cenários de colisão. Orientador: André Vinícius da Costa Araujo. 2026. 123 f. Trabalho de Curso (Graduação) – Faculdade de Engenharia Naval, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2026. Disponível em: <https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/9448>. Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/9448 | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.license | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.source.uri | Disponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br | |
| dc.subject | Colisão de embarcações de aço | |
| dc.subject | Dinâmica explícita | |
| dc.subject | Método dos elementos finitos | |
| dc.subject | Deformação estrutural | |
| dc.subject | Energia de impacto | |
| dc.subject | Steel vessel collision | |
| dc.subject | Explicit dynamics | |
| dc.subject | Finite element method | |
| dc.subject | Structural deformation | |
| dc.subject | Impact energy | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA | |
| dc.title | Análise numérica do comportamento estrutural de embarcações de aço submetidas a diferentes cenários de colisão | |
| dc.type | Trabalho de Curso - Graduação - Monografia |