Metode for sanntid hybridmodelltesting av marine konstruksjoner

PhD-kandidat: Stefan Vilsen

Veiledere:

Professor Asgeir Sørensen (NTNU)
Førsteamanuensis Martin Føre (NTNU/SINTEF Ocean)
Professor Arne Fredheim (NTNU/SINTEF Ocean)

Periode: Q1 2014 – Q2 2018


Sanntid hybridmodelltesting, eller Real-Time Hybrid Model testing (ReaTHM® testing), er en metode hvor tradisjonelle hydrodynamiske modellforsøk blir sammenkoplet med numerisk simulering av konstruksjoner i sanntid.

Marine konstruksjoner er dynamiske systemer med påvirkning fra mange ulike fysiske fenomener. Kompleks hydrodynamikk rundt bølgebelastning og viskøs strømming gjennom og nettstrukturer vanskeligjør design, og at garantere sikkerheten til konstruksjonen. Det blir derfor ofte gjennomført hydrodynamiske modellforsøk som ledd i design validering av marine konstruksjoner.

Utvikling av nye typer havbruksanlegg på eksponerte dypvanns lokasjoner medfører at komplekse konstruksjoner nær fri overflate må sammenkoples med forankringssystemer på dypt vann. Dette gir utfordringer i gjennomføring av modellforsøk, på grunn av plassbegrensninger med dagens laboratorieinfrastruktur.

En løsning er å anvende hybride modellforsøk, hvor konstruksjonen oppdeles i fysiske og numerisk deler, som blir koplet sammen i sanntid gjennom et grensesnitt med kontrollsystem, aktuatorer og sensorer.

I dette prosjektet har det blitt utviklet et generisk system (Figur), hvor en ikke lineær finite element modell har blitt sammenkoplet med et hydrodynamisk modellforsøk.

Basert på erfaring er fra utvikling av kontrollsystem og test oppsett, har det blitt fremsatt et forslag til en generell metode for design og gjennomføring av hybride modellforsøk av marine konstruksjoner.

  • Vilsen S.A., Sauder T., Sørensen A.J., Føre M. (2018a), Method for Real-Time Hybrid Model Testing of Ocean Structures. Accepted for publication in Ocean Engineering.
  • Vilsen S.A., Sauder T., Føre M., Sørensen A.J. (2018b), Controller Analysis in Real-Time Hybrid Model Testing of an Offshore Floating System. Proc. of the ASME 37th International Conference on Ocean Offshore and Arctic Engineering (OMAE).
  • Vilsen S.A., Sauder T., Sørensen A.J. (2017a), Real-time hybrid model testing of moored floating structures using nonlinear finite element simulations. Dynamics of Coupled Structures vol. 4, ch. 8.
  • Vilsen S.A., Føre M., Sørensen A.J. (2017b), Numerical Models in Real-Time Hybrid Model Testing of Slender Marine Systems. Proc. of the IEEE Oceans Conference 2017.