En fortsat ændring af strukturen og en voksende størrelse af vindmøllevinger sætterfokus p°a nøjagtighed og fleksibilitet af designværktøjer. Denne afhandling er organiseret i fire dele - alle omhandlende udvikling af effektive beregningsmetoder til strukturel modellering af kompositbjælker, hvilke vil understøtte den fremtidige vækst af rotorstørrelse.Den første del præsenterer en formulering af et bjælkeelement med to knuder, baseret på komplementær elastisk energi, anvendeligt til fuldt koblede bjælker med varierende tværsnitsegenskaber. Elementets stivhedsmatrix er udledt ved brug af de seks ligevægtstilstande af elementet, svarende til træk, vridning, bøjning og forskydning. Med denne fremgangsmåde omgås behovet for eksplicit integration af kinematiske variable og dette resulterer direkte i en formulering uden locking. Formuleringen inkluderer en konsistent repræsentation af de fordelte laster, hvilket muliggør genskabelse af de eksakte indre kræfter og momentfordelinger.I den anden del præsenteres en formulering, som er udviklet til analyse af stivhedsegenskaber af generelle tværsnitssektioner med arbitrær geometri og materialefordeling.Tværsnittets fulde seks gange seks stivhedsmatrix er opnået ved at indføre simple deformationsformer på et enkelt lag af 3D-elementer. Metoden overflødiggør behovet for at skulle udvikle en speciel 2D-teori til spændings- og tøjningsfordelingen, og muliggør en simpel og direkte repræsentation af materialediskontinuitet og generel anisotropi via deres veletablerede repræsentation i 3 Delementer. Den tredje del præsenterer en udvidelse af 3D-tværsnitsanalysen via en effektivfremgangsmåde baseret på elementmetoden til tyk- og tyndvæggede tværsnit, som reducerer behovet for meshing betydeligt. Fremgangsmåden er baseret p°a diskretisering af væggene i tværsnittet ved brug af et enkelt lag af flytningsbaserede elementer, hvor materialelagene er repræsenteret inden i elementerne. Et postprocesseringssystemer præsenteret til genskabelse af interlaminare spændinger vialigevægtsligninger for 3D-elasticitet udledt i laminatets koordinatsystem.I den endelige del af afhandlingen præsenteres en fleksibel metode til analyse af to typer af instabilitet forbundet med bøjning af tyndvæggede prismatiske bjælker.Først er den udfladende instabilitet fra Brazier-effekten modelleret ved at repræsenteretværsnittet med to-dimensionale, ikke-lineære, co-roterende bjælkeelementer med foreskrevne laster i planen, som er proportionale med krumningen. Dernæst er en bifurkationsinstabilitet fra spændinger i længderetningen modelleret med en FiniteStrip bulingsanalyse baseret p°a det deformerede tværsnit. Analysen er velegnet i det tidlige designstadie, da den kun kræver et 2D-linjemesh af tværsnittet.
展开▼
