Analytical model for flexible pipe armor wire lateral instability

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Li, Xiaotian
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13341
Resumo: A indústria offshore de petróleo e gás é confrontada com a questão da instabilidade lateral dos arames das armaduras de tração de dutos flexíveis por mais de duas décadas. A presente tese tem por objetivo investigar teórica e experimentalmente o mecanismo subjacente da instabilidade lateral dos arames das armaduras de tração. Um modelo analítico é desenvolvido para descrever a deflexão dos arames das armaduras de tração de um duto flexível submetido a uma carga compressiva axial constante associada à flexão cíclica. Este modelo é capaz de avaliar a trajetória de equilíbrio do arame das armaduras de tração após múltiplos ciclos de flexão em estados estáveis, bem como estimar a carga compressiva axial crítica que pode causar a instabilidade lateral das armaduras de tração. Dois dutos flexíveis são ensaiados numa câmara hiperbárica aplicando alta pressão hidrostática associada a múltiplos ciclos de flexão. Os dados obtidos dos testes, bem como os disponíveis na literatura, são comparados com o limite de estabilidade lateral das armaduras de tração estimado pelo presente modelo analítico, mostrando excelente concordância. Além disso, algumas sugestões úteis para melhorar o projeto do tubo flexível contra a instabilidade lateral das armaduras de tração são apresentadas.
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Este modelo é capaz de avaliar a trajetória de equilíbrio do arame das armaduras de tração após múltiplos ciclos de flexão em estados estáveis, bem como estimar a carga compressiva axial crítica que pode causar a instabilidade lateral das armaduras de tração. Dois dutos flexíveis são ensaiados numa câmara hiperbárica aplicando alta pressão hidrostática associada a múltiplos ciclos de flexão. Os dados obtidos dos testes, bem como os disponíveis na literatura, são comparados com o limite de estabilidade lateral das armaduras de tração estimado pelo presente modelo analítico, mostrando excelente concordância. Além disso, algumas sugestões úteis para melhorar o projeto do tubo flexível contra a instabilidade lateral das armaduras de tração são apresentadas.The offshore oil and gas industry has been confronted with the issue of armor wire lateral instability in unbonded flexible pipes for over two decades. The objective of the present thesis is by theoretical as well as experimental means to investigate the underlying mechanism of the armor wire lateral instability. Analytical model is developed to describe the armor wire deflection in a flexible pipe subjected to a constant axial compressive load combined to cyclic bending. This model is capable of evaluating the equilibrium path of the armor wire after numerous bending cycles in stable states, as well as estimating the critical axial compressive load that may cause the armor wire lateral instability failure. Two flexible pipes are tested in a hyperbaric chamber applying high hydrostatic pressure combined to numerous bending cycles. The obtained test data, as well as that available in the literature, is compared with the armor wire lateral stability limit estimated by the present analytical model, showing excellent agreement. Also, some useful suggestions for improving the flexible pipe design against the armor wire lateral instability are presented.Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-10-24T22:54:42Z No. of bitstreams: 1 XiaotianLi.pdf: 3793872 bytes, checksum: 3c9ce98b2531ff60648c71a8cfedb62e (MD5)Made available in DSpace on 2020-10-24T22:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 XiaotianLi.pdf: 3793872 bytes, checksum: 3c9ce98b2531ff60648c71a8cfedb62e (MD5) Previous issue date: 2019-06engUniversidade Federal do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia OceânicaUFRJBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaCNPQ::ENGENHARIASflexible pipestensile armorslateral instabilityAnalytical model for flexible pipe armor wire lateral instabilityModelo analítico para instabilidade lateral de arames das armaduras de tração de dutos flexíveisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisabertoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJORIGINALXiaotianLi.pdfXiaotianLi.pdfapplication/pdf3793872http://pantheon.ufrj.br:80/bitstream/11422/13341/1/XiaotianLi.pdf3c9ce98b2531ff60648c71a8cfedb62eMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81853http://pantheon.ufrj.br:80/bitstream/11422/13341/2/license.txtdd32849f2bfb22da963c3aac6e26e255MD5211422/133412023-11-30 00:01:43.232oai:pantheon.ufrj.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestopendoar:2023-11-30T03:01:43Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
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