Nach Alfredo Gay Neto, Clóvis A. Martins, Paulo M. Pimenta,“Static analysis of offshore risers with a geometrically-exact 3D beam model subjected to unilateral contact”, Computational Mechanics (2013), doi:10.1007/s00466-013-0897-9.
- Vergleich mit dem Autorencode
- 8 von 8 Prüfungen bestanden· Prüfungen ansehen
- Vergleich mit Abbildungen
- Not compared: the full text was not accessible to us
Forschung, kein Bemessungswerkzeug. Dies sind keine technischen Nachweise.
Eine 835 m lange Leitung liegt auf dem Meeresboden, wird am freien Ende gezogen und 186 m angehoben. Sehen Sie, wo sie vom Boden abhebt und wie dort die Biegung ihr Maximum erreicht.
Das Modell
Ein geometrisch exakter Stab: Jeder Querschnitt verschiebt und dreht sich frei, und die Energie hängt von Dehnung, Schub, Biegung und Torsion im eigenen System des Querschnitts ab. Dreiknotige Elemente mit zwei Gaußpunkten. Der Meeresboden ist eine starre Ebene, die an jedem Knoten über eine Penalty-Feder mit Coulomb-Reibung zurückdrückt.
Wir lesen die Eingabedateien des Referenzcodes und lösen dieselben drei statischen Schritte: Eigengewicht mit Kontakt, ein horizontaler Zug von 1 MN und ein Anheben des freien Endes um 186 m. Der Löser ist ein neues Rust-Crate, für diese Seite nach WASM kompiliert. Die Tangente entsteht aus der zweiten Ableitung der Elementenergie, daher konvergiert Newton quadratisch.
· ·
Am Ende von Schritt 3 vergleichen wir Biegemoment und Querkraft aller 134 Elemente mit den Werten aus dem Tutorial-Handbuch des Referenzcodes. Aufsetzpunkt und hängende Form werden zusätzlich mit der elastischen Kettenlinie verglichen. Ein 1 m langer Kragarm (Tutorial 1) prüft den Balken allein.
·
Validierung und Quellen
Die Abbildungen des Artikels haben wir nicht verglichen, weil uns der Volltext nicht zur Verfügung stand. Referenzen sind die mit GIRAFFE, dem Code des Autors, veröffentlichten Ergebnisse, eine unabhängige exakte Lösung für den Kragarm und die analytische Kettenlinie für den Riser. Die Abweichung ist die größte über alles Verglichene: die zehn Laststufen des Kragarms gegenüber der Abbildung, die 134 Elemente des Risers bei Moment und Querkraft und der gesamte hängende Teil der Leitung.
| Größe | Referenz | Stabileo | Max. Abweichung | Toleranz |
|---|---|---|---|---|
| Kragarm: Spitze X, Z am Ende (m)GIRAFFE, Abbildung 1-6 des Handbuchs | 0,8413, 0,4056 | 0,8414, 0,4056 | ✓ 0,000313 | 0,001 |
| Kragarm, 5 Elemente: Spitze X, Z (m)Exakte Stablösung, unabhängig | 0,8416, 0,4055 | 0,8414, 0,4056 | ✓ 0,000165 | 0,001 |
| Kragarm, 40 Elemente: Spitze X, Z (m)Exakte Stablösung, unabhängig | 0,8416, 0,4055 | 0,8416, 0,4055 | ✓ 0,0000000455 | 0,000001 |
| Riser: größtes Biegemoment (N·m)GIRAFFE, Ergebnisse von Tutorial 16 | −294,3244 | −294,3244 | ✓ 0,0149 | 0,1 |
| Riser: größte Querkraft (N)GIRAFFE, Ergebnisse von Tutorial 16 | −91,9969 | −91,9962 | ✓ 0,0126 | 0,1 |
| Riser: Aufsetzpunkt (m entlang der Leitung)GIRAFFE, Ergebnisse von Tutorial 16 | 216,7279 | 216,7279 | ✓ 0,0000112 | 0,05 |
| Riser: Aufsetzpunkt (m entlang der Leitung)Analytische elastische Kettenlinie | 216,4460 | 217,1910 | ✓ 0,745 | 3,14 |
| Riser: hängende Form (m)Analytische elastische Kettenlinie | ganze Leitung | ganze Leitung | ✓ 0,000228 | 1,05 |
Nur Statik: keine Strömung, keine Wellen- oder Widerstandslasten, kein Kontakt zwischen Leitungen. Die Übereinstimmung mit dem Referenzcode ist numerisch; sie ist weder ein Versuch noch ein Bemessungsnachweis.
Referenzcode (BSD-3-Clause) · Eingabedateien
Zitieren
Stabileo Research, „Ein Riser hebt vom Meeresboden ab“, Reproduktion von Alfredo Gay Neto, Clóvis A. Martins, Paulo M. Pimenta (2013), doi:10.1007/s00466-013-0897-9. Implementierung: research/mechanics/gay-neto-2014 im Commit cb671ed319d1. Engine: Stabileo im selben Commit.