Διερεύνηση κόπωσης συγκολλητών συνδέσεων πυλώνων ανεμογεννητριών μέσω αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων

Αδαμοπούλου, Δήμητρα; Adamopoulou, Dimitra

dc.contributor.author	Αδαμοπούλου, Δήμητρα	el
dc.contributor.author	Adamopoulou, Dimitra	en
dc.date.accessioned	2020-05-18T12:16:05Z
dc.date.available	2020-05-18T12:16:05Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50602
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18300
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	Κόπωση	el
dc.subject	Ανεμογεννήτρια	el
dc.subject	Συγκολλητές συνδέσεις	el
dc.subject	Πυλώνας	el
dc.subject	Ανθρωποθυρίδα	el
dc.subject	Fatigue	en
dc.subject	Wind turbine	en
dc.subject	Welded joints	en
dc.subject	Tower	en
dc.subject	Manhole cut-out	en
dc.title	Διερεύνηση κόπωσης συγκολλητών συνδέσεων πυλώνων ανεμογεννητριών μέσω αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.title	Fatigue investigation of wind turbine tower welded joints through finite element analysis	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλικές κατασκευές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-11-01
heal.abstract	Στην σημερινή εποχή, δεδομένης της συνεχώς μεγαλύτερης ζήτησης σε ενέργεια, η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας κερδίζει συνεχώς έδαφος μεταξύ των υπόλοιπων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Με την βελτίωση της τεχνολογίας παρατηρείται συνεχής αύξηση του μεγέθους των ανεμογεννητριών, τόσο ως προς το ύψος του πυλώνα όσο και ως προς το μήκος των πτερυγίων, προκειμένου να αξιοποιηθεί καλύτερα το αιολικό δυναμικό. Αποτέλεσμα είναι η αύξηση των φορτίων που καταπονούν την κατασκευή, και κυρίως των φορτίων που οφείλονται στον άνεμο, τα οποία λόγω της δυναμικής τους φύσης δημιουργούν την ανάγκη ελέγχου των συνδέσεων του πυλώνα της ανεμογεννήτριας σε κόπωση. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση, σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό κανονισμό ΕΝ 1993-1-9, της κόπωσης των συγκολλητών συνδέσεων γύρω από την οπή της ανθρωποθυρίδας του πυλώνα μιας τυπικής ανεμογεννήτριας μορφής κυλινδρικού κελύφους, ύψους περί τα 118m και διαμέτρου 4.30m. Αρχικώς προσομοιώθηκε το κατώτερο τμήμα του πυλώνα, στο οποίο βρίσκεται και η οπή της ανθρωποθυρίδας, με μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων για να γίνουν οι απαραίτητες αναλύσεις του φορέα. Για να είναι αποδοτικό το προσομοίωμα που χρησιμοποιήθηκε, τόσο από άποψη υπολογιστικού κόστους όσο και ως προς την ακρίβεια των αποτελεσμάτων που παρέχει, χρειάστηκε μια διερεύνηση του είδους των πεπερασμένων στοιχείων που θα χρησιμοποιηθούν, καθώς και της πυκνότητας του πλέγματος αυτών. Ακόμη, κρίθηκε σκόπιμη μια διερεύνηση της επιρροής που έχει στην συμπεριφορά του πυλώνα της ανεμογεννήτριας η διάνοιξη της οπής της ανθρωποθυρίδας, καθώς και του ποσοστού βελτίωσης που προσφέρει κάθε είδος ενίσχυσης στην τοπικά απομειωμένη αντοχή του κελύφους. Στην συνέχεια, έγινε εφαρμογή των εντατικών μεγεθών που προκύπτουν από την ανάλυση για τον έλεγχο κόπωσης των συγκολλητών συνδέσεων του υπό μελέτη τμήματος του πυλώνα. Τα εντατικά μεγέθη που ασκήθηκαν ήταν σε όρους καμπτικής ροπής, για ένα εύρος ροπών από 200kNm έως 88400kNm με βήμα 200kNm, αντιπροσωπευτικό των πραγματικών φορτίων που καταπονούν τον πυλώνα της κατασκευής. Με βάση τις αναπτυσσόμενες τάσεις που προέκυψαν από τις αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων πραγματοποιήθηκε ο έλεγχος των συγκολλήσεων σε κόπωση, μέσω της μεθόδου συσσώρευσης βλάβης, για πλήθος κύκλων φόρτισης-αποφόρτισης που αντιστοιχεί σε διάρκεια ζωής 25 ετών, και προσδιορίστηκε η κρισιμότερη θέση μεταξύ των συγκολλήσεων που μελετήθηκαν.	el
heal.abstract	Nowadays, given the ever-increasing demand for energy, the exploitation of wind energy is constantly gaining ground among other renewable resources. With the improvement of technology there is a continuous increase in the size of the wind turbine, both in the height of the wind turbine tower and in the length of the blades, in order to make the most of the wind potential. As a result, there is a significant increase in the design loads of the construction, especially the wind loads, which due to their dynamic nature require fatigue verification of the welded connections of the wind turbine tower. The purpose of this thesis is the investigation, according to the European Regulation EN 1993-1-9, of the fatigue of welded joints around the manhole cut-out of a typical wind turbine tower, having the shape of a cylindrical shell with about 118m height and 4.30m diameter. Firstly, the lower part of the wind turbine tower, where the manhole cut-out is located, was simulated with a finite element model to perform the necessary analysis of the structure. Aiming at the efficiency of the model, both in terms of computational cost and accuracy of the analysis results, the investigation of the type and density of the finite element mesh used in the simulation was carried out. In addition to that, the investigation of the influence that the manhole cut-out has in the behavior of the tower is deemed as of great significance, as well as the degree of improvement that the different types of stiffening provide for the upgrade of the reduced shell strength. Subsequently, the design forces obtained from the analysis for fatigue verification of the wind turbine welded joints were applied at the examined tower part. The design forces applied were in terms of bending moment, ranging from 200kNm to 88400kNm with a step of 200kNm, which represent the actual loads that are applied on the tower during its lifetime. The fatigue verification of the welded joints was carried out based on the stresses that resulted from the finite element analysis via the damage accumulation factor for a number of cycles corresponding to 25 years of wind turbine lifetime. According to the damage accumulation factor the most critical position for fatigue crack development among the welded joints being investigated in this thesis was also determined.	en
heal.advisorName	Γαντές, Χάρης	el
heal.advisorName	Gantes, Charis	en
heal.committeeMemberName	Αβραάμ, Τάσος	el
heal.committeeMemberName	Βαμβάτσικος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Θανόπουλος, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Avraam, Tasos	en
heal.committeeMemberName	Vamvatsikos, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Thanopoulos, Pavlos	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.
heal.fullTextAvailability	false