Modélisation et Suivi en Service des Lignes d’Ancrages des Éoliennes Flottantes

Modeling and Service Life Monitoring of Mooring Lines of Floating Wind Turbines

• Auteur / Autrice : Hong-Duc Pham
• Direction : Patrice Cartraud, Franck Schoefs
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des Solides, des Matériaux, des Structures et des Surfaces
• Date : Soutenance le 26/09/2019
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Vidal-Sallé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Cartraud, Franck Schoefs, Emmanuelle Vidal-Sallé, Lars Johanning, Guillaume Puel, Peter Davies, Christian Berhault, Thomas Soulard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lars Johanning, Guillaume Puel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fatigue

Nylon

Structures offshore -- Ancrage

Énergie éolienne en mer

Mots clés libres

Eolienne flottantes

Ligne d’ancrage

Nylon

Fatigue

Fiabilité

Simulation non-linéaire

Floating Wind Turbine

Mooring line

Fatigue

Reliability

Nonlinear simulation

Nylon

Résumé

On propose dans ce travail une méthodologie pour le suivi en service des lignes d'ancrage des éoliennes flottantes. Tout d’abord, une expression empirique de la raideur dynamique d'un câble en nylon est obtenue à partir des données d'essais dans la littérature. Une procédure pratique de modélisation est proposée en tenant compte de la raideur axiale dynamique non-linéaire des câbles en nylon. La deuxième partie est consacrée à la prédiction de la durée de vie des lignes d’ancrages. Des méthodes avancées pour l’analyse de fatigue dans le domaine fréquentiel et la simulation des réponses non-linéaires sont donc également étudiées afin de réaliser une estimation rapide de la fatigue et de la résistance dans un cadre fiabiliste. La présente méthodologie vise à faciliter la prise de décisions concernant la maintenance ou le remplacement des lignes en fonction du niveau de fiabilité estimé à différents instants.

In this work a methodology for service life monitoring of mooring lines of floating wind turbines is proposed. First, an empirical expression of dynamic stiffness of a nylon rope is obtained from the testing data in the literature. A practical modeling procedure is proposed which allows accounting for the non-linear dynamic axial stiffness of nylon mooring ropes. The second part is devoted to the prediction of fatigue life of mooring lines. Cutting-edge methods for fatigue analysis in frequency domain and for simulation of nonlinear mooring response are investigated in order to perform a quick fatigue estimate and strength check in a reliability framework. The present methodology aims to support making decisions regarding maintenance or replacement of lines based on the level of reliability estimated during the expected service life.