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Projet CITEPH 2010-29
Durabilité des câbles synthétiques pour
manutention grande profondeur
P. Davies, N. Lacotte
IFREMER
Brest, France
G. Kibsgaard
Technip
Paris, France
R. Craig, D. Cannell
Technip
Aberdeen, Scotland
S. François, O. Lodeho
Subsea7
Paris, France
K. Konate, S. Mills
IMECA
La Rochelle, France
M. François, A-L Defoy
Bureau Veritas
Paris, France
D. Durville, D. Vu
Ecole Centrale de Paris
Paris, France
J. Gilmore, D. Sherman
Samson Ropes
Lafayette, LA, USA
Paris le 18 mars 2014
Présentation
1.
2.
3.
4.
5.
Contexte
Essais
Modélisation
Endommagement
Conclusions
1. Contexte
• Les câbles synthétiques pourraient remplacer
l’acier pour la manutention grande profondeur
(> 2000 m)
• Employés depuis plus de 20 ans pour
l’océanographie
• Ex: Carrotage (IPEV, IFREMER…)
Aramides, HMPE, Fr 90T
Carrotage
• Besoin aujourd’hui : installation d’équipement subsea,
250T at 3000m
• Peu d’informations disponibles (JIP DISH, ODIM…)
• Projet démarré 2010, Ifremer Chef de Projet
• Sponsors: Technip, Subsea7
• Partenaires: BV, IMECA, Samson, ECP
• Objectif: Quantifier les paramètres qui gouvernent la
durée de vie de câbles synthétiques pendant cyclage
sur poulies (CBOS).
Etapes du projet
1. TRACTION
2. FLEXION
3. CYCLES SUR
POULIES
Définir propriétés des brins assemblés
(données pour modèle)
Mettre en place modèle (géometrie)
Mesurer propriétés (validation)
Mettre en place modèle flexion (frottement)
Mesurer propriétés câble, traction v flexion
Comparaison modèle/essai
Modèle CBOS
Essais CBOS , étude endommagement
Comparaison modèle/essais
Présentation
1.
2.
3.
4.
5.
Contexte
Essais
Modélisation
Endommagement
Conclusions
Moyens d’essai de traction
Machine 1T, essais sur brins
Machine 100T Essais sur câbles
Pour les deux on utilise un système d’extensometrie par analyse d’image
Passages sur poulies
(Cyclic Bend over Sheave,CBOS)
Simulation de treuil et mesures de
frottement (couple appliqué)
Friction coefficient, reference and coated
HMPE, Wet, versus cycles, 20% break load
0,18
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0
0,2
0,4
0,6
N/Nf
0,8
1
1,2
Exemples de résultats d’essais, HMPE tressé
Residual strength evaluation after cycling
120
100
Tension
Residual %
80
Reference ropeAMB
tensile test results
350
300
60
40
Force, kN
250
Bending
200
20
150
100
50
0
0
0
1
2
3
4
Strain (cameras) %
5
6
7
0
0,2
0,4
N/Nf
0,6
0,8
1
Essais CBOS
Influence de revêtement
Influence
de
Profil de réa
Improvement ratio
CBOS cycles to failure, wet
8
6
4
2
0
20
30
40
% Break load
50
60
Influence de chargement
800
Force, kN, Displ, mm
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
-200
-400
Force
Displacement
-600
-800
Time, s
300
Influence de condition
sec/mouillé
Présentation
1.
2.
3.
4.
5.
Contexte
Essais
Modélisation
Endommagement
Conclusions
Etape 1 Modèle de traction
Logiciel Multifil (D. Durville, ECP)
Algorithmes de contact
Etape 2. Modèle de flexion
Etape 3. Modèles CBOS
Ex. étude paramétrique
Influence de diamètre de poulie
D=260mm
D=380mm
Présentation
1.
2.
3.
4.
5.
Contexte
Essais
Modélisation
Endommagement
Conclusions
Micro-tomographie à rayons X
Conclusions
• Une base de données importante de résultats
d’essais CBOS est en place, dont:
– L’influence du profil de réa, D/d, matériau,
revêtements, mouillage, séquence de chargement,
réparation….
• Un modèle empirique de durée de vie a été
développé.
• La modélisation numérique permet l’influence de
paramètres clés d’être évaluée.
• La suite : effet de l’échelle, ajouter la thermique,
séquences de chargement plus réalistes
Davies P, Lacotte N, P, Kibsgaard G, Craig R, Cannell D, François S,
Lodeho O, Konate K, Mills S, François M, Defoy A-L, Durville D, Vu D,
Gilmore J, Sherman D,
Bend over sheave durability of fibre ropes for deep sea handling
OMAE2013-11332
OMAE, June, Nantes