A partir de 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.
- Frente al código del autor
- 8 de 8 controles aprobados· ver los controles
- Frente a las figuras del artículo
- No comparado: no tuvimos acceso al texto completo
Investigación, no una herramienta de diseño. Nada de esto es un resultado de ingeniería.
Una línea de 835 m apoyada en el fondo se tira desde su extremo libre y se levanta 186 m. Mirá dónde se despega del suelo y cómo ahí la flexión llega a su máximo.
El modelo
Una barra geométricamente exacta: cada sección se mueve y gira libremente, y la energía depende del estiramiento, el corte, la flexión y la torsión medidos en el sistema propio de la sección. Elementos de tres nodos con dos puntos de Gauss. El fondo es un plano rígido que empuja con un resorte de penalidad en cada nodo, con fricción de Coulomb.
Leemos los archivos de entrada del código de referencia y resolvemos los mismos tres pasos estáticos: peso propio con contacto, un tiro horizontal de 1 MN y un izado de 186 m del extremo libre. El cálculo es un crate nuevo en Rust, compilado a WASM para esta página. La tangente sale de derivar dos veces la energía del elemento, así que Newton converge cuadráticamente.
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Al final del paso 3 comparamos el momento flector y el corte de los 134 elementos con los valores guardados en la guía de tutoriales del código de referencia. El punto de contacto y la forma colgante también se comparan con la catenaria elástica. Un voladizo de 1 m (tutorial 1) verifica la viga sola.
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Validación y fuentes
Las figuras del artículo no las comparamos porque no tuvimos acceso al texto completo. Las referencias son los resultados publicados con GIRAFFE, el código del autor, una solución exacta independiente para el voladizo y la catenaria analítica para el riser. La diferencia es la mayor sobre todo lo comparado: los diez incrementos del voladizo frente a la figura, los 134 elementos del riser en momento y corte, y toda la parte colgante de la línea.
| Magnitud | Referencia | Stabileo | Diferencia máx. | Tolerancia |
|---|---|---|---|---|
| Voladizo: punta X, Z al final (m)GIRAFFE, figura 1-6 de su guía | 0,8413, 0,4056 | 0,8414, 0,4056 | ✓ 0,000313 | 0,001 |
| Voladizo, 5 elementos: punta X, Z (m)Solución exacta de la barra, independiente | 0,8416, 0,4055 | 0,8414, 0,4056 | ✓ 0,000165 | 0,001 |
| Voladizo, 40 elementos: punta X, Z (m)Solución exacta de la barra, independiente | 0,8416, 0,4055 | 0,8416, 0,4055 | ✓ 0,0000000455 | 0,000001 |
| Riser: momento flector máximo (N·m)GIRAFFE, resultados del tutorial 16 | −294,3244 | −294,3244 | ✓ 0,0149 | 0,1 |
| Riser: corte máximo (N)GIRAFFE, resultados del tutorial 16 | −91,9969 | −91,9962 | ✓ 0,0126 | 0,1 |
| Riser: punto de contacto (m de línea)GIRAFFE, resultados del tutorial 16 | 216,7279 | 216,7279 | ✓ 0,0000112 | 0,05 |
| Riser: punto de contacto (m de línea)Catenaria elástica analítica | 216,4460 | 217,1910 | ✓ 0,745 | 3,14 |
| Riser: forma colgante (m)Catenaria elástica analítica | toda la línea | toda la línea | ✓ 0,000228 | 1,05 |
Solo estática: sin corriente, sin olas ni arrastre, sin contacto entre líneas. La coincidencia con el código de referencia es numérica; no es un ensayo ni una verificación de diseño.
Código de referencia (BSD-3-Clause) · Archivos de entrada
Citar esto
Stabileo Research, “Un riser que se levanta del fondo del mar”, reproducción de Alfredo Gay Neto, Clóvis A. Martins, Paulo M. Pimenta (2013), doi:10.1007/s00466-013-0897-9. Implementación: research/mechanics/gay-neto-2014 en el commit cb671ed319d1. Motor: el motor de Stabileo en el mismo commit.