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
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