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Monitoring und Schadensdetektion an Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen

  • Mit dem generellen Ziel, die Anwendbarkeit und Funktionalität des Verfahrens der stochastischen subspace-basierten Schadensdetektion für Strukturen von Offshore-Windenergieanlagen nachzuweisen, wurden experimentelle und numerische Untersuchungen an einer Laborstruktur sowie anschließend numerische Untersuchungen an einer OWEA-Gründungsstruktur durchgeführt. Das zugrundeliegende Verfahren verwendet einen Ansatz, in weder modale Kenngrößen noch andere benutzerdefinierte Eingaben erfordert, nachdem einmalig der Referenzzustand aufgenommen wurde. Dabei werden ausschließlich dem Belastungsprozess inhärente stochastische Anregungen der betrachteten Struktur genutzt. Auf der Basis experimentell erzielter Detektionsergebnisse aus einem Ermüdungsversuch an einer Laborstruktur aus Stahl wurden numerische Modelle und Berechnungsalgorithmen entwickelt und getestet. In einem zweiten Schritt wird diese Analysemethodik auf eine fiktive OWEA-Jacketstruktur realer Größe angewendet. An den simuliertenMit dem generellen Ziel, die Anwendbarkeit und Funktionalität des Verfahrens der stochastischen subspace-basierten Schadensdetektion für Strukturen von Offshore-Windenergieanlagen nachzuweisen, wurden experimentelle und numerische Untersuchungen an einer Laborstruktur sowie anschließend numerische Untersuchungen an einer OWEA-Gründungsstruktur durchgeführt. Das zugrundeliegende Verfahren verwendet einen Ansatz, in weder modale Kenngrößen noch andere benutzerdefinierte Eingaben erfordert, nachdem einmalig der Referenzzustand aufgenommen wurde. Dabei werden ausschließlich dem Belastungsprozess inhärente stochastische Anregungen der betrachteten Struktur genutzt. Auf der Basis experimentell erzielter Detektionsergebnisse aus einem Ermüdungsversuch an einer Laborstruktur aus Stahl wurden numerische Modelle und Berechnungsalgorithmen entwickelt und getestet. In einem zweiten Schritt wird diese Analysemethodik auf eine fiktive OWEA-Jacketstruktur realer Größe angewendet. An den simulierten Strukturantworten im Ungeschädigten und geschädigten Zustand wird der Detektionsalgorithmus angewendet, um den Einfluss von Sensorposition und Abtastrate auf die Schadensdetektion festzustellen. Unter Berücksichtigung einzelner vereinfachender Annahmen zeigten die Ergebnisse der Anwendung der vorgestellten Detektionsmethodik an den numerisch erzeugte Antwortdatensätzen eine beachtliche Empfindlichkeit des x2-Testwert basierten Schadensindikators. Obwohl nicht unter allen Umständen in einem frühen Stadium nachweisbar, typische Ermüdungsrisse in Schweißverbindungen von aufgelösten Tragwerken haben ab einer Restbiegesteifigkeit von ca. 80% einen signifikanten und detektierbaren Einfluss auf den Schadensindikator. Künftige Forschungsaktivitäten in diesem Bereich sollten neben der Erkennung von Schäden auch die Lokalisierung und ggf. auch die Quantifizierung zum Ziel haben. Erforderlich dazu ist die Berücksichtigung und Verarbeitung der strukturellen Parameter und ihrer Sensitivitäten im zugrunde liegenden mathematischen Modell.zeige mehrzeige weniger

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Autoren/innen:Falk Hille, Y. Petryna
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Messen im Bauwesen 2015 - Automatisierte Messdatenverarbeitung
Jahr der Erstveröffentlichung:2015
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.2 Ingenieurbau
Herausgeber (Institution):Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Erste Seite:113
Letzte Seite:125
Freie Schlagwörter:Offshore-Windenergieanlagen; Schadensdetektion; Structural health monitoring
Veranstaltung:Messen im Bauwesen 2015 - Automatisierte Messdatenverarbeitung
Veranstaltungsort:Berlin, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:03.03.2015
Enddatum der Veranstaltung:03.03.2015
ISBN:978-3-9816668-5-4
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Nein