Μελέτη λυγισμού πυλώνων ανεμογεννητριών με χρήση μη γραμμικών αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων

Χονδρογιάννης, Κυριάκος-Αλέξανδρος; Chondrogiannis, Kyriakos-Alexandros

dc.contributor.author	Χονδρογιάννης, Κυριάκος-Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Chondrogiannis, Kyriakos-Alexandros	en
dc.date.accessioned	2020-04-15T10:48:41Z
dc.date.available	2020-04-15T10:48:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50172
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17870
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ανεμογεννήτρια	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Κέλυφος	el
dc.subject	Λυγισμός	el
dc.subject	Μη γραμμική ανάλυση	el
dc.subject	Wind turbine	en
dc.subject	Finite elements	en
dc.subject	Shell	en
dc.subject	Buckling	en
dc.subject	GMNIA	en
dc.title	Μελέτη λυγισμού πυλώνων ανεμογεννητριών με χρήση μη γραμμικών αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-01
heal.abstract	Στην σύγχρονη εποχή, όπου οι απαιτήσεις στην ενέργεια αυξάνονται διαρκώς, παρουσιάζεται έντονο ενδιαφέρον προς την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών, με την αιολική ενέργεια να αποτελεί ένα ιδιαίτερα αναπτυσσόμενο τομέα. Καθοριστικός για την εφαρμογή της μεθόδου είναι ο βέλτιστος οικονομικά σχεδιασμός των ανεμογεννητριών, με τον πυλώνα αυτών να έχει την μεγαλύτερη βαρύτητα. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται επιπλέον προσπάθεια αύξησης του ύψους των πυλώνων για την αξιοποίηση ισχυρότερων ανέμων που εμφανίζονται σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Στην συγκεκριμένη εργασία χρησιμοποιήθηκε ως αντιπροσωπευτική γεωμετρία ελέγχου χαλύβδινος πυλώνας ύψους περί τα 118m, σχήματος κυλινδρικού και κολουροκωνικού κελύφους. Πέραν της ακριβούς γεωμετρίας, παρασχέθηκαν επιπλέον δεδομένα περιβάλλουσας εντατικών μεγεθών σε συγκεκριμένες διατομές της κατασκευής, από τα οποία επιλέχθηκαν οι δυσμενέστεροι συνδυασμοί. Για την πραγματοποίηση των ελέγχων στον πυλώνα δημιουργήθηκαν μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων στα οποία εφαρμόστηκαν μη γραμμικές αναλύσεις. Προκειμένου τα προσομοιώματα να είναι αποδοτικά από άποψη υπολογιστικού κόστους, διερευνήθηκε ο βέλτιστος τρόπος προσομοίωσης των συστατικών μερών της κατασκευής, χωρίς επίδραση στην αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. Κατά τους ελέγχους έγινε σύγκριση μεταξύ διαφορετικών κατασκευαστικών ποιοτήτων, οι οποίες αναφέρονται στο ανεκτό μέγεθος αρχικών ατελειών. Στην συνέχεια δημιουργήθηκαν διαγράμματα του βαθμού εκμετάλλευσης των διατομών στο ύψος του πυλώνα, για τις διαφορετικές κατασκευαστικές κατηγορίες. Η αντοχή του φορέα προέκυψε από τους ελέγχους ευστάθειας με την χρήση μη γραμμικών αναλύσεων γεωμετρίας και υλικού με εισαγωγή ατελειών, με την μορφή αστοχίας να καθορίζεται από την εμφάνιση τοπικού λυγισμού. Επιπλέον μελετήθηκε η επίδραση της θεμελίωσης στην δυναμική απόκριση της κατασκευής και προσδιορίστηκαν οι συνθήκες που πρέπει να πληρούνται ούτως ώστε να αποφευχθεί ο συντονισμός της κατασκευής με τις δυναμικές και περιοδικές φορτίσεις. Τέλος διερευνήθηκε η δυνατότητα βελτιστοποίησης σχετικά με τις διατομές των φλαντζών στις θέσεις συνδέσεων αποκατάστασης συνέχειας, με κριτήριο την επάρκεια της αντοχής του φορέα σε λυγισμό. Η αποτελεσματικότητα των τροποποιήσεων επιβεβαιώθηκε από εφαρμογή μη γραμμικών αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων, όπου διαπιστώθηκε η διατήρηση της αντοχής του φορέα. Ως εκ τούτου εξήχθησαν σημαντικά συμπεράσματα για τα περιθώρια εξοικονόμησης υλικού της κατασκευής.	el
heal.abstract	In the modern era, where energy requirements are constantly increasing, there is a strong interest in exploiting renewable sources, with one of the most growing sectors being wind power. Determining factor for the application of the method is the economically optimum design of wind turbines, in which the tower has the greatest role. In recent years an effort has been made to increase its height to take advantage of the stronger winds at higher altitudes. In this work a representative control geometry of a steel tower of about 118m in height, shaped as a cylindrical and frusto-conical shell was used. In addition to the exact geometry, detailed data was provided regarding the internal forces in the form of an envelope, for specific sections of the structure, from which the most unfavorable combinations were selected. For the tower checks, finite element models were created to which non-linear analyses were applied. For calculations to be effective, regarding the computational cost, the best way to simulate the components of the construction without affecting the reliability of the results was investigated. During the tests a comparison was made between different manufacturing qualities, which refer to the tolerable size of the initial imperfections. Utilization factor diagrams of the of cross sections at the height of the tower were then created for the different manufacturing categories. The capacity of the structure was derived from stability tests using geometrically and materially nonlinear analysis with imperfections, while the form of failure is determined by the occurrence of local buckling. In addition, the effect of the foundation on the dynamic response of the structure was studied and the conditions to be met in order to avoid the resonance of the structure with the dynamic and periodic loads were determined. Finally, the possibility of optimizing the flange cross sections at the connection points was investigated, based on the sufficiency of the buckling resistance. The effectiveness of the modifications was confirmed by the application of non-linear finite element analyses, where the capacity of the structure was found to be maintained. Therefore, significant conclusions were reached for the material saving margins of the construction.	en
heal.advisorName	Γαντές, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Γαντές, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Αβραάμ, Τάσος	el
heal.committeeMemberName	Θανόπουλος, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true