sterkteberekening offshore installatie
sterkteberekening offshore installatie
A.P. van den Berg, gevestigd in Heerenveen, biedt technische oplossingen voor vakgebieden
waarin Nederland van oudsher zeer deskundig is. Al meer dan 40 jaar ontwerpt en levert A.P. van den Berg
geavanceerde apparatuur voor bodemonderzoek, innovatieve hydraulische systemen en hedendaagse machinebouw
aan klanten die voorop lopen in hun vakgebied. De hoofdactiviteit bestaat uit het ontwerpen en leveren van geavanceerde
in situ apparatuur voor bodemonderzoek, zowel voor onshore, offshore en near shore.
De opdracht van
ROSON voor offshore bodemonderzoek.
De eisen die gesteld worden aan sondeerapparatuur voor bodemonderzoek in diep water zijn hoog.
Derhalve technisch zeer geavanceerde apparatuur is vereist. Zo is onder andere de ROSON ontworpen.
Dit is een wielaangedreven systeem dat middels een hijslier naar de zeebodem wordt gebracht.
De sondeerstreng met de meetconus wordt in de bodem geduwd door middel van twee, door elektromotoren
aangedreven, speciaal ontworpen wielen. De wielen worden tegen elkaar gedrukt door middel van hydraulische cilinders.
Een digitale drukgecompenseerde diep water conus welke de bodem in wordt gedrukt, meet de benodigde bodemparameters.
Deze gegevens worden digitaal getransporteerd via een glasvezelversterkte kabel naar de controlekast
welke is opgesteld aan dek van het schip, waar de complete sondeertest direct kan worden gevolgd.
Tijdens de werking van de ROSON spelen grote krachten een rol.
Logisch dat A.P. van den Berg voortijdig wil weten welke effecten deze krachten hebben op de constructie.
De vraagstelling was:
Is deze nieuw ontworpen constructie sterk en stijf genoeg om
een combinatie van diverse tegelijkertijd werkende krachten op te kunnen vangen.
LARA Engineering BV heeft daartoe sterkteberekeningen uitgevoerd
en de inwendige materiaalspanningen en vervormingen in kaart gebracht middels
de eindige elementen methode of ook wel finite element method FEM.
Het 3D model is door LARA Engineering geoptimaliseerd voor sterkteberekening middels
de eindige elementen methode EEM, ook wel finite element method FEM.
afbeelding volgt mogelijk in later stadium
Een eerste FEM analyse van de totale constructie
waarbij de optredende materiaalspanningen in kaart zijn gebracht.
De tabel geeft aan op welke locatie de betreffende materiaalspanningen heersen.
afbeelding volgt mogelijk in later stadium
Nogmaals de sterkteberekening resultaten vanuit een ander perspectief gezien.
Naast de optredende spanningen zijn de vervormingen ook te zien.
afbeelding volgt mogelijk in later stadium
Met de gevisualiseerde uitkomsten van een FEM analyse kan iedereen, ook niet-technici,
begrijpen wat er speelt aan krachten en materiaalspanningen.
Zo is hier gemakkelijk te zien welke mate van vervorming optreedt.
De vervormingen of displacements zijn sterk overdreven om deze goed te kunnen onderscheiden.
In de tabel is de werkelijke vervorming af te lezen
afbeelding volgt mogelijk in later stadium
Uiteraard is het wel van groot belang dat de engineer, die de analyses uitvoert,
goed weet welke input hij/zij moet geven en hoe de resultaten moeten worden geïnterpreteerd.
Verkeerde input geeft verkeerde output.
Met daar bovenop een verkeerde interpretatie zal de eindconclusie dan dubbel fout zijn.
Wat kan leiden tot grote gevolgen met alle consequenties van dien.
De ontwerper van A.P. van den Berg echter, heeft de constructie, in zijn ontwerpproces, zodanig gekozen
dat deze daardoor reeds tamelijk goed uit de verf komt in de sterkteberekening. Er zijn nog enkele punten
te verbeteren, maar over de linie genomen voldoet de constructie naar behoren.
de engineer die de FEM analyse uitvoert, tevens goede kennis heeft van materiaaleigenschappen, mechanica en sterkteleer.
Een vervorming als hierboven houdt verband met diverse materiaaleigenschappen en stabiliteit van de
constructie. Ongewenste vervorming kan alleen dan goed tot het vereiste minimum worden gereduceerd,
als de engineer of constructeur, door kennis en ervaring weet waar en hoe er aan het ontwerp
moet worden gemodificeerd.
Na de analyse volgen de bestudering en de interpretatie.
Vaak wordt het ontwerp naar aanleiding daarvan eerst nog verder geoptimaliseerd.
Uiteindelijk volgt een eindrapportage met toelichting, conclusie en advies
afbeelding volgt mogelijk in later stadium
FEM | EEM | FEA
finite element method | eindige elementen methode | finite element analysis
Door een goede sterkteberekening uit te voeren m.b.v. de eindige elementen methode,
mits uitgevoerd door een engineer of constructeur met kennis en ervaring,
kunnen voortijdig aan aantal interessante zaken worden blootgelegd.
Zo kan, voordat men substantiële investeringen gaat plegen in prototyping of in fysieke tests,
antwoord worden gekregen op o.a. de volgende vragen:
• Is mijn constructie stijf en sterk genoeg? •
• Zo nee, waar en op welke plaatsen voldoet deze eventueel nog niet? •
• Hoe kan ik mijn constructie wel voldoende sterk en stijf maken? •
• Kan mijn constructie misschien lichter dus economischer worden uitgevoerd? •
• Zo ja op welke plaatsen in de constructie kan dat dan en hoe? •
• Hoeveel zal mijn constructie vervormen en is dat nog toelaatbaar? •
• Waar ligt het ideale punt tussen een voldoende sterke en een voldoende economische uitvoering? •
Met FEM kunnen
• Aansprakelijkheidstechnische risico’s worden geminimaliseerd •
• Financiële risico’s, van bijvoorbeeld een te vroegtijdige protobouw, worden voorkomen •
• Controlerende instanties worden geïnformeerd over de sterkteveiligheden rond een product •
• Producten zowel veiliger als economischer worden ontworpen •
Met speciale dank aan
A.P. van den Berg te Heerenveen
Voor het ter beschikbaar stellen van fotomateriaal en
voor de toestemming voor gebruik van CAD afbeeldingen