Nonlinear Numerical Analysis of a Dynamically Loaded Wind Turbine Tower
Authors
Madsen, Rasmus Bøgelund ; Svendsen, Christian Munk
Term
4. term
Education
Publication year
2014
Abstract
Denne afhandling undersøger, hvad der sker, når tidsvarierende belastninger forenkles til ækvivalente statiske belastninger på en finite element (FEM) model af et vindmølletårn, en computermodel der opdeler konstruktionen i mange små dele. Målet er at vurdere tårnets strukturelle stabilitet, især risikoen for knækning ved en grænselast. Tre emner er centrale: knækning ved grænselast (den maksimale last før pludselig ustabilitet), inertiavirkninger (betydningen af masse og acceleration, når belastninger ændrer sig over tid) og geometriske ikke-lineariteter (store deformationer, hvor responsen ikke er proportional med lasten). Først analyseres en simpel fagværkskonstruktion under både statiske og tidsvarierende belastninger for at forstå knækning ved grænselast; indsigterne herfra bruges til den efterfølgende analyse af vindmølletårnet. Tårnet undersøges derefter under forskellige simple typer og kombinationer af tidsvarierende belastninger. Til sidst påføres kombinationer af realistiske vindlaster, og der identificeres sammenhænge mellem belastningens størrelse og varighed.
This thesis examines what happens when time-varying loads are simplified into equivalent static loads on a finite-element (FE) model of a wind-turbine tower—a computer model that divides the structure into many small parts. The aim is to assess the tower's structural stability, especially the risk of buckling at a limit load. Three topics are central: limit-load buckling (the maximum load before sudden instability), inertia effects (the role of mass and acceleration when loads change over time), and geometric nonlinearities (large deformations where response is not proportional to load). The work first studies a simple truss under both static and time-varying loads to understand limit-load buckling; insights from this case guide the subsequent analysis of the wind-turbine tower. The tower is then examined under different simple types and combinations of time-varying loads. Finally, combinations of realistic wind loads are applied, and relationships between load magnitude and duration are identified.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents