TY - CONF A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - In situ thermography of crack growth in sandwich shell segments with manufactured imperfections N2 - A new test rig for the efficient material testing of curved GFRP composite specimens is developed. The presented intermediate scale test facility allows the fatigue testing of representative shell segments of rotor blades for the wind power industry. The non-destructive condition monitoring is performed by a combination of thermography and optical 3 D deformation analysis, automated in situ throughout the fatigue test. In many cases cracks in the shells of wind turbine rotor blades are detected long time before the calculated lifetime of 20 years. As a consequence of the harsh weather conditions damage progress occurs, that causes costly in-service repairs. Approximately 70% to 80% of defects in rotor blades are the consequence of imperfections through the manufacturing process or the rotor blade design. Production-related imperfections are supposed to be one possible reason for crack formation and crack growth. Therefore, a test rig for shell structures is constructed and launched into operation. In the test bench sandwich shells and full laminate shells of different sizes with artificially created defects (e.g. wrinkles, laminate change, etc.) are tested under cyclic tension and compression load. The characterization of the damage state and evolution during the fatigue test by simultaneous passive thermography and optical 3D deformation analysis is performed. The in- and out-off-plane deformations of sandwich shells under cyclic tension and compression load are determined by optical 3 D deformation analysis (with ARAMIS). For the non-destructive detection of developing material defects (e.g. cracks) in the shells due to cyclic loading thermography is used. The passive thermography is well suited for the characterization of the crack formation and crack growth of composites during fatigue tests. The cyclic strain energy introduces the damage and the damage progress can be recorded and documented in the material. By thermography the damage is recognized in the laminate long time, before the surface of the painted specimen is damaged. The experiments show a correlation between the hotspots, observed by passive thermography and the location of the final failure. In the paper the design of the test bench and the results of the experiments will be presented. T2 - WCNDT 2016, 19th World Conference on Non-Destructive Testing CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - shell KW - composites KW - fatigue test KW - thermography KW - rotor balde KW - sandwich PY - 2016 AN - OPUS4-36557 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - Effects of defects – Fertigungsbedingte Imperfektionen in Sandwichschalenstrukturen unter Betriebsbeanspruchungen N2 - In den Blattschalen von Rotorblättern von Windenergieanlagen (WEA) bilden sich häufig weit vor der projektierten Lebensdauer von 20 Jahren Risse aus. Durch Witterungseinflüsse kommt es zum Schadenfortschritt. Die Folge sind der Stillstand der Anlage und kostenintensive Reparaturen am Turm oder der komplette Austausch der Rotorblätter. Als eine mögliche Ursache der Rissentstehung und des Risswachtums gelten fertigungsbedingte Imperfektionen. Aufgrund der Effizienz werden Komponententests mit repräsentative Schalensegmenten und –ausschnitten von Rotorblättern angestrebt. Für diese Untersuchungen wurde ein Versuchsstand für die Prüfung von Schalenstrukturen konstruiert und an der BAM betrieben. Mit dem Versuchsstand kann der Einfluss von fertigungsbedingten Imperfektionen auf die Rissentstehung und das Risswachstum untersucht werden. In dem Prüfstand werden gekrümmte Sandwichschalen mit eingebrachten Imperfektionen (z.B. Schaumstöße, Laminatabstufungen) unter schwellender Druckbelastung untersucht. Die aufgebrachte Last entspricht realistischen Belastungsniveaus (z. B. 50 Jahres Böe) von Rotorblättern. Die in situ Zustandsüberwachung erfolgt kombiniert mittels Thermografie und der optischen 3 D Felddehnungsmessungen. Mit dem optischen 3 D Felddehnungssystem (ARAMIS) werden die In- und Out-Off-Plane Verformungen der Sandwichschale unter der zyklischen Schwingbelastung detektiert. Die zerstörungsfreie Detektion der Werkstoffermüdung (z.B. Risse) in den Schalenprüfkörpern infolge der zyklischen Beanspruchung erfolgt mittels begleitender passiver Thermografie. Mit den durchgeführten Versuchen konnte der Einfluss der unterschiedlichen fertigungsbedingten Imperfektionen auf die Betriebsfestigkeit der Sandwich Schalenprüfkörper herausgestellt werden. Aus diesen Erkenntnissen wurden für den Rotorblattbau Design Hinweise abgeleitet. Weiterhin wurde in den Versuchen die Eignung der kombinierten Zustandsüberwachung für die Detektion der Verformungsänderungen, Schadensentstehung und dem Schadensfortschritt nachgewiesen. Die kombinierte Zustandsüberwachung mittels Thermografie und der optischen 3 D Felddehnungsmessung eignet sich sehr gut zur Schadensdetektion von Sandwichstrukturen unter Schwingbeanspruchung. T2 - 8. Tagung: Rotorblätter von Windkraftanlagen CY - Haus der Technik, Essen, Deutschland DA - 16.06.2016 KW - Rotorblatt KW - Zerstörungsfreie Zustandsüberwachung KW - Sandwich Schalenstrukturen KW - FVK KW - Imperfektion KW - Betriebsfestigkeit KW - Schwingversuch PY - 2016 AN - OPUS4-36827 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -