COMPUTER-ANWENDUNGENUND INFORMATIONS-
TECHNOLOGIE
Grafische Simulation der Spannungsverhältnisse an der Oberfläche einer Rotornabe |
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Der Auftrag:
Gegenstand des Auftrags war die Finite-Elemente-Berechnung einer Rotornabe, wie sie in Windenergieanlagen benutzt wird. Anhand dieser Berechnungen sollte die Spannungsbelastung der Rotornabe unter verschiedenen Bedingungen, wie Starkwind, drehender, oder stehender Rotor, grafisch berechnet und dargestellt werden. Die Lösung: Aufgrund der komplizierten 3-dimensionalen Geometrie der Nabe wurde eine Modellierung mit Volumenelementen durchgeführt. Randbedingungen und Lasteinleitungen wurden über Stab- und Balkenelemente modelliert. Da ein Volumenmodell zu sehr viel Freiheitsgraden führt, wurde kein Vollmodell, sondern ein Halbmodell unter Ausnutzung von Symmetrieeigenschaften gerechnet. Die Nabenwand wurde mit Volumenelementen (3-d, dicke Schalen, isoparametrische Elemente mit quadratischen Ansatzfunktionen) elementiert. Die Nabenoberfläche wurde zur Ermittlung der Spannung an der Oberfläche mit zu den Volumenelementen konsistenten dünnen Schalenelementen überzogen. Die Dicke dieser Schalenelemente wurde vernachlässigbar klein gemacht, sodass der Einfluss auf das elastische Modell nicht berücksichtigt werden braucht. Lasteinträge wurden über "Schirme" aus Balken simuliert. Die tatsächlichen Lastverhältnisse wurden durch Linearkombinationen von Einheitsfällen des symmetrischen und antisymmetrischen Halbmodells ermittelt. |
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