Composite riser design and development – a review

There is accelerating interest in composite risers for deepwater applications. Composite risers offer much higher strength to weight ratios over metallic risers but there is less experience of their behavior in deepwater environments. A general review on current developments specific to composite risers highlighting the remaining challenges and the applications, design evolution, state-of-the-art modeling and experimental techniques is lacking. This paper provides such a review on fiber-reinforced polymer composite risers. The major issues for composite risers are addressed including the complicated combination of loads under harsh deep sea environment, the lack of long-term material degradation database for assessing the reliability of these riser systems and the need of effective numerical models to fully account for complex realistic loading configurations. The paper also highlights current gaps for design and application of composite risers in off-shore technology and promising future research areas to help expand their utilization in deeper wate

Flexible Riser Configuration Design for Extremely Shallow Water With Surrogate-Model- Based Optimization

The aim of this paper is to study the optimization design of a steep wave configuration based on a surrogate model for an extremely shallow water application of a flexible riser. As the traditional technique of riser configuration design is rather time-consuming and exhaustive due to the nonlinear time domain analysis and large quantities of load cases, it will be challenging when engineers address an extreme design, such as the configuration design in the case of extremely shallow water. To avoid expensive simulations, surrogate models are constructed in this paper with the Kriging model and radial basis function (RBF) networks by using the samples obtained by optimal Latin hypercubic sampling (LHS) and time domain analysis in a specified design space. The RBF model is found to be easier to construct and to show better accuracy compared with the Kriging model according to the numerical simulations in this work. On the basis of the RBF model, a hybrid optimization is performed to find the minimum curvature design with corresponding engineering constraints. In addition, an optimized design is found to meet all of the design criteria with high accuracy and efficiency, even though all of the samples associated with construction of the surrogate model fail to meet the curvature criterion. Thus, the technique developed in this paper provides a novel method for riser configuration design under extreme conditions

Digital tools for floating offshore wind turbines (FOWT): A state of the art

ABSTRACT: Operations and installation on offshore wind and especially floating are complex and difficult actions due to site accessibility and equipment availability. In this regard, digitalization is disrupting the wind section thanks to the development of advanced sensors, automated equipment, computational power, among other. All these allow to optimize and simplify different parts of the offshore wind power plant development (i.e. design, planning, installation, O&M, etc.). This fact is of special interest on maintenance, since the early detection of failures or malfunctions lead to reduced costly corrective maintenance. This paper presents a literature review of current state-of-the-art on the application of digitalization activities which can be applied for floating wind, including typical component failures, monitoring techniques and advanced digital tools as Digital Twin concept and Building Information Models (BIM). Finally, the review paper provides an analysis of existing gaps, needs and challenges of the sector to provide guides on research and innovation to foster offshore wind sector.The research leading to these results has received funding from the European Union’s H2020 Programme under Grant Agreement n◦ 815083 – Corewin

Tribocorrosion of high-strength low-alloy steels and coatings used in offshore applications.

316 p.La presente tesis doctoral se centra en el estudio del comportamiento frente a tribocorrosión (corrosión y desgaste) de aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA, por sus signas en inglés) y recubrimientos utilizados en aplicaciones offshore.El uso de aceros HSLA como material estructural en aplicaciones offshore ha aumentado durante la última década, debido a la creciente demanda de aceros con mayor relación resistencia/peso. Sin embargo, la resistencia a corrosión en ambientes marinos de estos aceros es baja, lo que supone elevados costes de mantenimiento y reemplazo de estructuras dañadas. Además de corrosión, los componentes y estructuras en aplicaciones offshore también se encuentran sometidos a solicitaciones mecánicas, como el desgaste. Existe un efecto sinérgico entre corrosión y desgaste, ya que el material perdido cuando estos fenómenos actúan simultáneamente es mayor que cuando lo hacen por separado. Esto da lugar a pérdidas de material superiores a las consideradas en los códigos de diseño, lo que podría tener una gran repercusión en la integridad a largo plazo de componentes y estructuras. Por lo tanto, es necesario ampliar el conocimiento en el comportamiento frente a tribocorrosion de este tipo de materiales, para poder restablecer los márgenes de tolerancia en los códigos de diseño. La primera parte de la tesis se centra en el estudio de la tribocorrosión en aceros HSLA.Además, una de las mayores soluciones utilizadas para proteger estructuras y componentes de acero frente a la corrosión son los recubrimientos. Al igual que los materiales metálicos, los recubrimientos se encuentran sometidos a desgaste, pero su selección se realiza teniendo en cuenta únicamente su efectividad frente a corrosión. Por lo tanto, es necesario evaluar el comportamiento de recubrimientos frente a condiciones de tribocorrosión, y la segunda parte de esta tesis doctoral se centra en estos estudios. Además, se ha realizado la funcionalización de un sistema de recubrimiento comúnmente utilizado mediante distintas técnicas de modificación superficial, mejorando la resistencia a corrosión y desgaste del sistema original.IK4 Teknike

Tribocorrosion of high-strength low-alloy steels and coatings used in offshore applications.

316 p.La presente tesis doctoral se centra en el estudio del comportamiento frente a tribocorrosión (corrosión y desgaste) de aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA, por sus signas en inglés) y recubrimientos utilizados en aplicaciones offshore.El uso de aceros HSLA como material estructural en aplicaciones offshore ha aumentado durante la última década, debido a la creciente demanda de aceros con mayor relación resistencia/peso. Sin embargo, la resistencia a corrosión en ambientes marinos de estos aceros es baja, lo que supone elevados costes de mantenimiento y reemplazo de estructuras dañadas. Además de corrosión, los componentes y estructuras en aplicaciones offshore también se encuentran sometidos a solicitaciones mecánicas, como el desgaste. Existe un efecto sinérgico entre corrosión y desgaste, ya que el material perdido cuando estos fenómenos actúan simultáneamente es mayor que cuando lo hacen por separado. Esto da lugar a pérdidas de material superiores a las consideradas en los códigos de diseño, lo que podría tener una gran repercusión en la integridad a largo plazo de componentes y estructuras. Por lo tanto, es necesario ampliar el conocimiento en el comportamiento frente a tribocorrosion de este tipo de materiales, para poder restablecer los márgenes de tolerancia en los códigos de diseño. La primera parte de la tesis se centra en el estudio de la tribocorrosión en aceros HSLA.Además, una de las mayores soluciones utilizadas para proteger estructuras y componentes de acero frente a la corrosión son los recubrimientos. Al igual que los materiales metálicos, los recubrimientos se encuentran sometidos a desgaste, pero su selección se realiza teniendo en cuenta únicamente su efectividad frente a corrosión. Por lo tanto, es necesario evaluar el comportamiento de recubrimientos frente a condiciones de tribocorrosión, y la segunda parte de esta tesis doctoral se centra en estos estudios. Además, se ha realizado la funcionalización de un sistema de recubrimiento comúnmente utilizado mediante distintas técnicas de modificación superficial, mejorando la resistencia a corrosión y desgaste del sistema original.IK4 Teknike

Nonlinear Dynamics

This volume covers a diverse collection of topics dealing with some of the fundamental concepts and applications embodied in the study of nonlinear dynamics. Each of the 15 chapters contained in this compendium generally fit into one of five topical areas: physics applications, nonlinear oscillators, electrical and mechanical systems, biological and behavioral applications or random processes. The authors of these chapters have contributed a stimulating cross section of new results, which provide a fertile spectrum of ideas that will inspire both seasoned researches and students

Development of a parameter-insensitive artificial immune system for structural health monitoring

An innovative artificial immune system (AIS) is proposed herein for structural health monitoring (SHM) to ensure the structural integrity and functionality. While satisfactory results were obtained by previous AIS schemes, their performance is strongly structural-parameter-value (SPV) dependent and deviations of SPVs in testing from training due to modeling errors and measurement noises significantly deteriorates the AIS\u27 performance. This thesis presents a less SPV-dependent AIS with a three-phase architecture, including damage-existence-detection, damage-location-determination, and damage-severity-estimation, using specially designed feature vectors (FVs) based on structural modal parameters. The maximum-relative-modal-parameter-change is used to detect the damage\u27s existence and estimate its severity, and the pattern in normalized-modal-parameter-change is used to determinate the damage\u27s location. Comparisons between the proposed FVs and their existing counterparts were conducted for 2/3/4-degree-of-freedom structures to illustrate the superior performance and less SPV-dependence of the proposed method, particularly in determining damage location. The proposed AIS was tested on a 4-degree-of-freedom model using 440 randomly generated damage conditions with a different SPV set per condition. A success rate of 95.23% in the determination of damage\u27s existence and its location was obtained. The trained AIS for the 4-degree-of-freedom model was further evaluated by a four-story and two-bay by two-bay prototype structure used in the benchmark problem proposed by the IASC-ASCE Structural Health Monitoring Task Group. Results have shown great potentials of the proposed approach in its real-world applications