Offshorekonstruksjoner utsatt for fallende last

Abstract

Denne rapporten kontrollerer effekten ved bruk av ekstruderte aluminiumsprofiler som beskyttelse av offshorekonstruksjoner utsatt for fallende last. Sammensatt utgjør disse fleksible energiabsorberende kassetter som kan sammenstilles etter behov. Johnson-Cook er en konstitutiv ligning som beskriver spennings-tøyningings relasjoner ved å ta hensyn til temperaturendring, tøyningshastighet og plastisk tøyning. Denne modellen er benyttet i de numeriske simuleringene. En komplett kalibrering av modellen er utført og beskrevet i rapporten. For å kalibrer modellen er det benyttet forsøksserier fra tester tidligere utført ved NTNU Trondheim. Det er vist hvordan modellen stemmer overens med tilfeller fra testene. I rapporten er det modellert flere forslag for tverrsnitt som kan ekstruderes og benyttes som energiabsorberende kassetter. Det generelle ikke-lineære elementmetode programmet Abaqus er benyttet til å analysere tverrsnittene. Rapporten inneholder to kapittler med numeriske simuleringer. Først er forslagene kontrollert hver for seg ved å klemme sammen tverrsnittet til 2/3 av dens originale høyde. Analysene viste at flere tverrsnitt krevde relativt stor kraft til for å initiere knekning, mens for resten av deformasjonen gjengir resultatet et lavere enn ønsket energiopptak. Fra disse numeriske simuleringene ble det konkludert at tverrsnitt bestående av sirkulære profiler ga det beste energiopptaket. Dette tverrsnittet holder en flat kraft-kurve gjennom deformasjonen, uten store topper, og er derfor grunstig med hensyn på å ta opp energi. For den andre delen av de numeriske simuleringene ble det valgte tverrsnittet kopiert opp og brukt i tenkt situasjon som beskyttelse for et typisk offshoredekk. Ulykkestilfellet representerte en kontainer som treffer dekket med en hastighet på 12.5 m/s, hvilket tilsvarer et fritt fall på 8 m. Sammenligninger er gjort av fire forskjellige situasjoner hvor kontaineren treffer med forskjellig vinkel og på forskjellig sted på dekkket. Analysene uten beskyttelse viser store plastiske deformasjoner i dekket, (bjelker, stivere og plater), etter treff av kontaineren. I ett tilfelle fører lasten til omfattende materiell svikt. Effekten av de energiabsorberende kassettene for de samme ulykkestilfellene er tydelig. I disse analysene viser resultatene langt mindre plastiske tøyninger og ingen materialsvikt opptrer.