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Das Bauwerk einer Windenergieanlage dient der Sicherstellung der Energieproduktion. Eine entsprechende Zuverlässigkeit der Struktur und deren permanente Bewertung und Unterhaltung ist dazu notwendig. In diesem Beitrag werden Möglichkeiten der Bewertung des für die Struktur wichtigen Schädigungsmechanismus Ermüdung sowie dessen Überwachung in Zusammenhang mit Schädigungsindikatoren aufgezeigt. Dabei wird auf strukturmechanische, werkstoffmechanische und probabilistische Modelle sowie auf Messdaten eines Prototyps einer OWEA zurückgegriffen. Ausgehend von der gesamtdynamischen Berechnung wird die Zuverlässigkeit gemäß der Auslegung für den Schädigungsmechanismus Ermüdung durch ein Wöhlerlinienmodell berechnet. Damit werden ermüdungssensible Komponenten der Struktur identifiziert. Schädigungsindikatoren zur Überwachung der Ermüdungsfestigkeit werden auf Grundlage schädigungs-äquivalenter Dehnungen vorgestellt.
Fatigue assessment of support structures for offshore wind energy converters.
The structure of wind energy converters secures a reliable energy production. Hence an adequate reliability of the structure and additionally permanent assessment and maintenance is required. Within this paper methods for the assessment of the important damage mechanism fatigue in combination with monitoring of the fatigue reliability utilizing damage indicators are proposed. These methods comprise structural system, material degradation and probabilistic models as well as monitoring data of an offshore wind energy converter prototype. The structural reliability of the structure as designed is calculated based on an overall dynamic analysis using a SN-approach. Herewith fatigue sensitive components are identified. Damage indicators for monitoring the fatigue reliability based on damage equivalent strains are presented.
To ensure a high operational reliability of future generations of offshore wind conversion systems (OWEC) with economically acceptable repair and maintenance efforts, comprehensive diagnosis and supervision concepts are required. Automatic monitoring systems will be an essential part of such concepts. Because of the fact, that during operation there will be static and dynamic interaction between the components 'structure', 'machinery' and 'blades' it is necessary to develop the monitoring techniques in an overall concept. These monitoring systems are supposed to be applied for the design and testing as well as for the operation and maintenance phases. The used methods are focused on the design requirements for the structure, which are stated in the respective standards and certification guidelines. For the validation of the design, methods are specified which would be also applicable for SHM in the operating condition, e.g. for the evaluation of the structural conditon possibly after the occurrence of damages or changes. The further task consists in the realization of condition monitoring for all components, aiming at early damage detection and the observation of the damage development and its evaluation. Here the task consists of determining with assessment procedures the optimum time for maintenance actions to be carried out.