복합재료 로터 블레이드는 각종 보강재와 더불어 적층된 형태로 구성되어 있어 그 단면 구조가 매우 복잡하고, 이로 인해 모델링에 어려움이 존재한다. 본 논문에서는 효율적인 로터 블레이드 단면 모델링을 위해 집합 연산에 기반 한 2차원 모델링 알고리듬을 활용하여 그래픽 사용자 환경을 갖춘 프로그램 KSec2D를 구현하였다. 구현된 프로그램을 이용하여 복잡한 로터 블레이드 단면 형상 모델링을 수행하고 이를 통해 복합재료 로터블레이드 모델링 시 개발된 프로그램의 유용성을 확인하였다.
전치부 영역에서의 복합 레진을 이용한 수복물의 표면은 착색과 치태 침착이 적어야 하며 치은 조직에 좋은 내성을 갖도록 평활해야 한다. 레진 수복 후 여러 마무리 방법중 blade를 이용한 방법은 치은과 접해있는 변연 부위의 불필요한 레진을 제거하고 마무리하는데 있어 치은 손상을 최소화하면서 간편하게 이용할 수 있는 방법이다. 본 연구의 목적은 현재 많이 사용되고 있는 nano-hybrid composite resin과 ormocer-based compostie resin 간의 여러 가지 마무리 방법에 있어 blade를 이용한 방법과 polishing을 시행한 경우의 표면 거칠기 및 nano계열과 ormocer 계열 복합 레진의 표면 특징을 비교하는 것으로 실험을 위해 가로 6mm, 세로 3mm, 높이 2mm의 금속 주형을 이용하여 레진 블록을 형성하고 대조군은 상면에 mylar strip을 위치시켜 광중합 하였으며, Ormocer - based composite resin ($Admira^{(R)}$)과 nanohybrid composite resin ($Grandio^{(R)}$)에서는 blade를 이용한 경우와 rubber polishing을 이용한 경우를 실험군으로 하였고, ormocer-based flowable composite resin ($Admira^{(R)}$ Flow)과 nanohybrid flowable composite resin ($Grandio^{(R)}$ Flow)에서는 blade를 이용한 경우, rubber polishing을 이용한 경우와 추가적으로 아무것도 시행하지 않은 경우를 실험군으로 하였다. 레진 블록의 표면은 profilometer 및 SEM을 이용하여 거칠기 및 조도를 비교하였으며 통계분석 하였다. 실험 결과 mylar stirp을 적용한 경우 Ra (${\mu}m$) 평균 값은 ormocer-base composite resin이 $0.25{\mu}m$, ormocer-based flowable resin $0.17{\mu}m$, nanohybrid composite resin $0.24{\mu}m$, nanohybrid flowable resin $0.18{\mu}m$ 였으며 blade를 적용한 경우 평균 값은 각각 $0.43{\mu}m$, $0.37{\mu}m$, $0.48{\mu}m$, $0.41{\mu}m$ 였다. 가장 낮은 Ra (${\mu}m$)은 mylar stirp을 적용한 시편에서 얻어졌으며, blade를 이용한 마무리 방법과 rubber polishing을 시행한 경우와 표면 거칠기 비교시 Ra (${\mu}m$)값에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (P>0.05). Nanohybrid composite resin이 blade로 마무리하거나 rubber polishing후 ormocer-based composite resin보다 표면 거칠기 증가율이 좀 더 큰 것을 알 수 있었다. 이상의 결과는 blade를 이용한 마무리 방법이 다른 마무리 방법을 대체할 수 있을 것이라는 것을 보여주며, 이에 따라 본 실험 결과에 한정지어 볼 때 복합레진 수복후 마무리 방법으로 blade를 이용하여 시행하는 것이 적용가능 할 것이라 생각된다.
This paper describes method and procedure for DDT (Design Development Test) of composite wind turbine blade composites. The test type of DDT is bending test, such as cantilever beam, based on the rated wind speed of wind power generation system. DDT was carried out in order to compare with the result of FEM analysis, characterize structural stability, verify manufacturing process and review test method of full scale blade.
The purpose of this study is to define the optimized layer pattern of composite wind turbine blade by using a commercial FEM program and to perform the fatigue test of T-Bolt. FEM analysis is done by using a PATRAN and ABAQUS to get a information about stress distribution ,critical deformation shape and get a critical load factor in local buckling analysis. As a result of the linear and nonlinear structural analysis, layer pattern of blade was optimized. T-Bolt is a connecting part of wind turbine blade and rotor hub, therefore T-bolt is cirtical part of wind turbine blade. T-bolt fatigue test is conducted to get a information of life cycle of T-bolt. The test is done by using a hydraulic actuator system
In these days, new and renewable energy is getting popular around globe and wind power generator is one of the renewable energy. In this study, we conducted a study on defect detection of composite material blade for wind power generator by applying active infrared thermography and produced a defect test piece by applying composite material used for blade of wind power generator. An infrared thermal camera and 2 kW halogen lamp are used for the purpose of research as equipments. Also, we analyzed temperature characteristic by using infrared thermal camera after checking a heat source on a test piece and found effectiveness of infrared thermography to blade of wind power generator by detecting defects resulting from temperature difference of a test piece, which eventually improve the safety and reliability of the composite material blade.
본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.
Kim, Sang-Woo;Kim, Eun-Ho;Rim, Mi-Sun;Shrestha, Pratik;Lee, In;Kwon, Il-Bum
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권4호
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pp.346-353
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2011
In this study, the structural performance tests, i.e., static tests and dynamic tests of the composite wind turbine blade, were carried out by using the embedded fiber Bragg grating (FBG) sensors. The composite wind turbine blade used in the test is the 1/23 scale of the 750 kW composite blade. In static tests, the deflections along the blade were evaluated. Evaluations were carried out with simple beam theory and quadratic fitting method by using the embedded FBG sensors to predict the structural behavior with respect to the load. The deflections were compared to those obtained from the laser displacement sensor and electric strain gauges. They showed good agreement. Modal tests were performed to investigate the dynamic characteristics using the embedded FBG sensors. The natural frequencies obtained from the FBG sensors corresponding to the nine mode shapes of the blade were compared to those from the laser Doppler vibrometer. They were found to be consistent with each other. Therefore, it is concluded that the embedded FBG sensors have a great capability for measuring the structural performances of the composite wind turbine blade when structural performance tests are carried out.
A GFRP based composite blade was developed for a 750kW wind energy conversion system of type class I. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar structure. The load cases specified in the IEC61400-1 international specification were considered. For withstanding all relevant extreme loads, the structural analysis for the complete blade was performed using a commercial FEM code. The static load carrying capacity, buckling stability, blade tip deflection and natural frequencies at various rotational speeds were evaluated to satisfy the strength requirements in accordance with the IEC61400-1 and GL Regulations. For designing a lightweight blade, the thickness and the lay-up pattern of the skin-foam sandwich structures were optimized iteratively using the DOT program T-bolts were used for joining the blade root and the hub, which were modeled using a 3D FE volume model. In order to confirm the safety of the root connection, the static stresses of the thick root laminate and the steel. bolts were predicted by taking account of the bolt pretension and the root bending moments. The calculated stresses were compared with the material strengths.
In this paper we are particularly focusing on the dynamic crack fatigue life of a 25 m length wind turbine blade. The blade consists of composite materiel (glass/epoxy). This work consisted initially to make a theoretical study, the turbine blade is modeled as a Timoshenko rotating beam and the analytical formulation is obtained. After applying boundary condition and loads, we have studied the stress, strain and displacement in order to determine the critical zone, also show the six first modes shapes to the wind turbine blade. Secondly was addressed to study the crack initiation in critical zone which based to finite element to give the results, then follow the evolution of the displacement, strain, stress and first six naturals frequencies a function as crack growth. In the experimental part the laminate plate specimen with two layers is tested under cyclic load in fully reversible tensile at ratio test (R = 0), the fast fracture occur phenomenon and the fatigue life are presented, the fatigue testing exerted in INSTRON 8801 machine. Finally which allows the knowledge their effect on the fatigue life, this residual change of dynamic behavior parameters can be used to predicted a crack size and diagnostic of blade.
This paper presents a method and procedure for stress analysis and sizing in development of structures of a large composite wind turbine blade. Structural requirement of IEC standard was reviewed to set up appropriate analysis method and procedure. Several structural layouts were examined in a viewpoint of a large scale wind turbine blade. For the critical load cases, stress analysis were performed using finite element method. Stacking sequence and thickness of a laminate for each part and location were determined considering stress levels and producibility. Nonlinear geometric analysis was performed to check stability problem due to local buckling of a skin structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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