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http://hdl.handle.net/11422/13570| Tipo: | Tese |
| Título: | Modeling and parameter estimation in flexible riserbend stiffener top connection |
| Título(s) alternativo(s): | Modelagem e estimativa de parâmetros da conexão de topo de riser flexível/ enrijecedor à flexão |
| Autor(es)/Inventor(es): | He, Yangye |
| Orientador: | Vaz, Murilo Augusto |
| Coorientador: | Caire, Marcelo |
| Resumo: | A conexão de topo do riser flexível é uma região crítica para a (re) avaliação de vida à fadiga devido à grande variação de tração/curvatura e incertezas de modelagem. O efeito do enrijecedor à flexão na distribuição de curvatura traz incertezas inerentes. Neste trabalho, um modelo de flexão de viga de grandes deslocamentos é desenvolvido para representar a conexão de topo do riser com enrijecedor à flexão e com interface de I-tube considerando os comportamentos de flexão não linear do riser e enrijecedor à flexão sujeito a uma tração de topo com um ângulo de rotação. A formulação matemática correspondente, com condições de contorno em múltiplos pontos, é numericamente resolvida por um procedimento iterativo em Mathematica. Resposta da deflexão do sistema riser/enrijecedor e avaliações paramétricas do comprimento do I-tube e do raio de curvatura da luva são analisadas em um estudo de caso, incluindo a curvatura da extremidade final e forcas de contato do riser com enrijecedor à flexão e luva. Uma abordagem proposta de monitoramento composta por girômetros instalados ao longo do comprimento do riser/enrijecedor à flexão combinado com o algoritmo de Levenberg-Marquardt (L-M), é numericamente investigada para estimar a tração efetiva desconhecida e a resposta elástica do poliuretano no sistema riser com enrijecedor à flexão. Uma investigação preliminar de viabilidade é implementada em um estudo de caso com os dados de girômetros numericamente gerados pelas simulações de Monte Carlo. O número e localizações de sensores, condições de carga e modelo de topo podem influenciar significativamente as estimativas. Além disso, um teste de flexão em real escala do riser/enrijecedor à flexão utilizando medições baseadas em imagem é apresentado com alguns parâmetros desconhecidos. A análise inversa, usando o algoritmo L-M, é empregada no sistema de teste de flexão com um modelo direto de elementos finitos e medições de configuração para estimar os parâmetros de tração e de material de poliuretano, o que indica que a abordagem proposta é confiável para estimar os parâmetros na conexão da parte topo do riser. |
| Resumo: | The flexible riser top connection is a critical region for fatigue lifetime (re)assessment due to large tension/curvature variation and modeling uncertainties. Both the bend stiffener effect on the curvature distribution and top tension time series could be its inherent uncertainties. In this work, a large deflection beam bending model is developed to represent the flexible riser-bend stiffener top connection with I-tube interface, considering the nonlinear bending behaviors of riser and bend stiffener subjected to a top tension with a rotated angle. The corresponding mathematical formulation with multipoint boundary conditions is numerically solved by an iterative procedure in Mathematica. Large deflection response of the top connection and parametric assessments of I-tube length and sleeve curved radius are analyzed in a case study, including the end-fitting curvature and contact forces of riser with bend stiffener and sleeve. A proposed monitoring approach composed by gyrometers installed along the riser/bend stiffener length combined with the Levenberg-Marquardt (L-M) algorithm, is investigated in riser/bend stiffener system to numerically estimate the unknown top tension and polyurethane elastic response. A preliminary feasibility investigation is implemented in a case study with the gyrometer data numerically generated by Monte Carlo simulations. The sensor number and arrangement, loading conditions and direct top connection model may significantly influence the estimations. Furthermore, a full-scale bendingtension test of riser/bend stiffener with the image-based measurements is presented with unknown material response. The inverse analysis using L-M algorithm is employed in the bending-tension test system combined with a direct finite element model and configuration measurements to simultaneously estimate top tension and polyurethane material parameters, which indicates that the proposed approach is reliable for parameter estimation in the riser top connection. |
| Palavras-chave: | Conexão de topo de riser Enrijecedor à flexão Distribuição de curvatura Estimativa de parâmetros Teste de flexão Medições baseadas em imagem |
| Assunto CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica |
| Unidade produtora: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Editora: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Data de publicação: | Out-2019 |
| País de publicação: | Brasil |
| Idioma da publicação: | eng |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | Engenharia Oceânica |
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