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Mécanique appliquée

Même fatigué, le i-Clip-Riser® tient le coup !

Thèse de Vidit Gaur*

Le i-Clip-Riser® est un produit technologique développé par IFPEN, qui permet une connexion rapide d’éléments de riser de foragea offshore.

Du fait du poids de l’ensemble et des mouvements de la houle, il subit constamment des sollicitations en fatigue. Une analyse détaillée de ces dernières, s’appuyant sur des simulations numériques non linéaires, a mis en évidence leur caractère cyclique multiaxial que les critères de fatigue classiques, décrits dans la littérature, ne parviennent pas à retranscrire.

Une campagne expérimentale très complète sur éprouvettes - essais mécaniques multiaxiaux dynamiques, observations MEB et METb, diffraction aux rayons X - a mis en évidence différents mécanismes d’amorçage de fissure, suivant les conditions de sollicitation.

Par ailleurs, elle a permis de quantifier l’impact de plusieurs paramètres dimensionnants tels que :

  • la contrainte moyenne de sollicitation,
     
  • le rapport de biaxialité des contraintes,
      
  • ou encore la présence de l’environnement salin(1).

Un critère d’endurance limite en fatigue, comportant seulement deux paramètres matériaux, a été déduit de cet important programme d’essai, et a été validé dans toutes les conditions testées(2). Basé sur l’approche de Gerberc, il permet de caractériser la tenue du connecteur sous les chargements multiaxiaux rencontrés en service. Aisément utilisable pour le calcul de structure, il rend possible une validation plus réaliste du comportement en fatigue du i-Clip-Riser®.

L’extension de ces travaux à un critère de durée de vie est envisagée, de même que des essais de validation sur prototype (échelle 1:1).
   

a- Faisceau de tubes, dont une conduite principale, reliant la plateforme de forage et la tête de puits sous-marine.
  
b- Microscopie électronique à balayage et en transmission.
  
c- Approche qui permet de rendre compte de l’effet de contrainte moyenne sur l’endurance limite en tension uniaxiale.

 

Contact scientifique : eleonore.roguet@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 31 - Décembre 2017

* Thèse intitulée : Fatigue and corrosion-fatigue in Cr-Mo steel in biaxal tension.

Publications

  1. V. Gaur, V. Doquet, E. Persent, C. Mareau, E. Roguet, J. Kittel, Surface versus internal fatigue crack initiation in steel: Influence of mean stress, International Journal of Fatigue, 2016, 82-3, 437-448.
    >> DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.08.028
        
  2. V. Gaur, V. Doquet, E. Persent, E. Roguet, Effect of biaxial cyclic tension on the fatigue life and damage mechanisms of Cr–Mo steel, Int. Journal of Fatigue, 2016, 87, 124-131.
    >> DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2016.01.021

  


 

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