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Betriebsfestigkeit von Reparaturstellen an Rotorblättern von Windkraftanlagen

  • Hochleistungsverbundwerkstoffe, bzw. Glasfaser-Kunststoff-Verbunde (GFK), haben sich als Leichtbauwerkstoffe für Leichtflugzeuge und Rotorblätter von Windkraftanlagen etabliert. Die hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit qualifizieren sie besonders für diese Anwendung. Während der Fertigung werden Imperfektionen häufig in die Blattschalen eingebracht. Durch Witterungseinflüsse kommt es zum Schadensfortschritt. Infolgedessen treten Schäden in der Blattschale, die den sicheren Betrieb gefährden können, weit vor der projektierten Lebensdauer von 20 Jahren auf. Da der Austausch von ganzen Blättern sehr kostintensiv ist, ist eine lokale Reparatur des geschädigten Bereichs zur Wiederherstellung der strukturellen Integrität, viel preisgünstiger. Die Reparatur von Rotorblättern ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema geworden. Derzeit werden verschiedenste Reparaturkonzepte angewendet. Eine einheitliche Reparaturvorgabe gibt es bisher nicht. Die Auswirkungen der angewendetenHochleistungsverbundwerkstoffe, bzw. Glasfaser-Kunststoff-Verbunde (GFK), haben sich als Leichtbauwerkstoffe für Leichtflugzeuge und Rotorblätter von Windkraftanlagen etabliert. Die hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit qualifizieren sie besonders für diese Anwendung. Während der Fertigung werden Imperfektionen häufig in die Blattschalen eingebracht. Durch Witterungseinflüsse kommt es zum Schadensfortschritt. Infolgedessen treten Schäden in der Blattschale, die den sicheren Betrieb gefährden können, weit vor der projektierten Lebensdauer von 20 Jahren auf. Da der Austausch von ganzen Blättern sehr kostintensiv ist, ist eine lokale Reparatur des geschädigten Bereichs zur Wiederherstellung der strukturellen Integrität, viel preisgünstiger. Die Reparatur von Rotorblättern ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema geworden. Derzeit werden verschiedenste Reparaturkonzepte angewendet. Eine einheitliche Reparaturvorgabe gibt es bisher nicht. Die Auswirkungen der angewendeten Reparaturkonzepte auf die Betriebsfestigkeit der Reparaturstelle sind weitestgehend unbekannt und sollen deshalb in diesem Projekt untersucht werden. Gekrümmte Voll-Laminat sowie Sandwich Prüfkörper werden mit dem Vacuum-Assisted-Resin-Infusion-Prozess (VARI) produziert. Um einen Teil einer Rotorblattschale darzustellen, sind sie als GFK aufgebaut, beziehungsweise die Sandwich Strukturen mit einem Polyvinylchlorid-Schaumkern (PVC) Kern, wie im Original. Schalenreparaturen in verschiedenen Layup-Techniken und Geometrie werden eingebracht und die Materialeigenschaften mit zyklischen Ermüdungstests untersucht. Im Projekt werden ideal im Labor erzeugte Reparaturstellen mit in der Praxis angewendeten Ausführungstechniken eines Industriepartners experimentell verglichen. Für die in-situ Detektion der Schadensentwicklung während des Ermüdungsversuches kommt ein kombiniertes Felddehnungs- und Thermografie-Kamerasystem zum Einsatz. Das mechanische Verhalten und die Schadensentwicklung in den verschiedenen reparierten Prüfkörper wird miteinander sowie mit den Referenzproben ohne Reparaturstellen verglichen. Zudem wird in numerischen Modellen für die verschiedenen Reparaturtechniken eine Spannungsanalyse durchgeführt um hinsichtlich der Betriebsbeanspruchung eine Bewertung angeben zu können.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Carineh Ghafafian
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.3 Mechanik der Polymerwerkstoffe
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Betriebsfestigkeit; Faserverstärkte Kunstoffe; Sandwich
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Erneuerbare Energien
Veranstaltung:Kolloquium Luftfahrzeugbau und Leichtbau, TU Berlin
Veranstaltungsort:Berlin, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:18.06.2018
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:24.09.2018
Referierte Publikation:Nein