Finite Element Simulations of Trawl Gear Impact with Clad and Lined Pipelines
Author
Mathiassen, Søren
Term
4. semester
Education
Publication year
2013
Pages
87
Abstract
This thesis examines how corrosion-resistant subsea pipelines—clad (metallurgically bonded) and lined (mechanically bonded)—respond to fishing trawl impacts compared with bare carbon steel pipes. The work is motivated by the need for design guidance where trawl impact on clad and lined pipes has not yet been assessed. Using Abaqus/Explicit, finite element simulations of a standardized trawl impact are performed with materials represented by Ramberg–Osgood relations, strain-rate effects via Cowper–Symonds, and ductile damage limits. Material models are calibrated and verified through simple tensile and bending tests, and the impact model is checked against published test data; mesh and computational optimizations are applied to enable a parameter study. The study covers 12”, 16”, and 24” diameters with D/t ratios of 15–40 for bare, clad, and lined pipes (45 analyses in total). Overall, the simulations predict smaller plastic indentations than DNV-RP-F111 estimates, except for bare steel with D/t=40. Clad and lined pipes exhibit reduced permanent deformation relative to bare steel, with clad pipes performing best; deformation is strongly dependent on diameter, which is not included in the analytical solutions. Lined pipes show moderate delamination and, for 12” D/t=40, local delamination around 3 mm; internal pressure significantly reduces delamination but does not fully restore contact. While subject to uncertainty due to meshing limitations, the results provide useful insight for evolving guidelines.
Denne afhandling undersøger, hvordan undervandsrørledninger med korrosionsbestandige belægninger – beklædte (metallurgisk bundne) og forede (mekanisk bundne) rør – reagerer på stød fra fisketrawl, sammenlignet med rå stålrør. Motivationen er et behov for designvejledning for sådanne rør, hvor trawlpåvirkning endnu ikke er vurderet. Ved hjælp af Abaqus/Explicit udføres finite element-simuleringer af et standardiseret trawlslag, med materialer repræsenteret ved Ramberg–Osgood og tøjningsrate-effekter via Cowper–Symonds, samt duktile brudkriterier. Materialemodellerne kalibreres og verificeres med simple træk- og bøjeforsøg og modellen valideres mod publicerede testresultater; der gennemføres desuden mesh- og beregningsoptimering for at muliggøre et parameterstudie. Studiet omfatter rørdiametre på 12”, 16” og 24” med D/t-forhold 15–40 for rå, beklædte og forede rør (i alt 45 analyser). Overordnet viser simuleringerne mindre plastiske indtryk end estimeret i DNV-RP-F111, undtagen for rå stålrør med D/t=40. Beklædte og forede rør har generelt mindre permanente deformationer end rå stålrør, med beklædte rør som de mest modstandsdygtige; deformationerne afhænger markant af diameter, som ikke indgår i de analytiske løsninger. For forede rør observeres moderat delaminering, og i 12” D/t=40 ses lokal delaminering omkring 3 mm; indvendigt tryk reducerer delaminering men genskaber ikke fuld kontakt. Resultaterne er forbundet med usikkerhed, især pga. meshbegrænsninger, men giver nyttig indsigt til kommende retningslinjer.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]