Κόπωση συνδέσεων σε πυλώνες ανεμογεννητριών - Θανάσουλας, Ηλίας (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Τομέας Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2014)
Τα τελευταία χρόνια μεγάλο ενδιαφέρον αναπτύσσεται για την αιολική ενέργεια και τη διερεύνηση ποικίλων θεμάτων που αφορούν το σχεδιασμό, την κατασκευή αλλά και τη λειτουργία των ανεμογεννητριών. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, οι ανεμογεννήτριες μεγαλώνουν συνεχώς, αυξάνοντας το ύψος των πυλώνων και το μήκος των πτερυγίων, προκειμένου να αξιοποιηθεί καλύτερα το αιολικό δυναμικό, με αποτέλεσμα την αύξηση των φορτίων που τις καταπονούν. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, αρχικά διερευνήθηκαν τα φορτία ανέμου καθώς και η επιρροή τους στην απόκριση της ανεμογεννήτριας, πραγματοποιώντας παραμετρικές αναλύσεις και μεταβάλλοντας καίρια στοιχεία του προσομοιώματος, μέσω κατάλληλων λογισμικών της National Renewable Energy Laboratory (NREL). Για μια τυπική ανεμογεννήτρια ισχύος 1.5 mW, οι παράμετροι που εξετάστηκαν είναι η μέση ταχύτητα 10 λεπτών του ανέμου και η ένταση τύρβης του, η γωνία πρόπτωσης του ανέμου καθώς και παράμετροι που αφορούν μηχανολογικά στοιχεία της ανεμογεννήτριας, επηρεάζουν όμως καθοριστικά τα εντατικά μεγέθη στον πυλώνα. Τέτοιες παράμετροι είναι το σύστημα κλίσης πτερυγίων και το σύστη-μα περιστροφής της ατράκτου. Εν συνεχεία προσομοιώθηκαν αριθμητικά με πεπερασμένα στοιχεία τυπικές συνδέσεις αποκατάστασης συνέχειας του πυλώνα και εκτελέσθηκαν μη γραμμικές αναλύσεις γεωμετρίας υπό τα πραγματικά δυναμικά φορτία ανέμου που υπολογίσθηκαν αρχικά. Οι συνδέσεις αυτές υλοποιούνται μέσω διπλών δακτυλιο-ειδών ελασμάτων, τα οποία είναι εργοστασιακά συγκολλημένα σε κάθε τέμαχος του πυλώνα στις θέσεις αποκατάστασης της συνέχειας, και κοχλιώνονται μεταξύ τους με προεντεταμένους κοχλίες. Η μεταβίβαση της έντασης μεταξύ των δύο τεμαχίων του πυλώνα γίνεται μέσω δυνάμεων επαφής στη σύνδεση, γεγονός που καθιστά το πρόβλημα μη γραμμικό. Για την ανάλυση του προβλήματος, οι κοχλίες και τα ελάσματα της υπό μελέτη σύνδεσης προσομοιώθηκαν με πεπερασμένα στοιχεία διαφόρων τύπων, τριδιάστατων και δισδιάστατων. Οι επαφές ανάμεσα στα ελάσματα, της άντυγας του ελάσματος και του κορμού του κοχλία και της κεφαλής του κοχλία με το έλασμα λήφθηκαν υπόψη με κατάλληλα στοιχεία επαφής. Τέλος, πραγματοποιήθηκε έλεγχος σε κόπωση για τα μέλη της σύνδεσης, συνολικά στο χρόνο ζωής της ανεμογεννήτριας σύμφωνα με το EN 1993-1-9. Οι δράσεις κόπωσης υπολογίστηκαν από τεχνητές χρονοϊστορίες ανέμου που παρήχθησαν, και εν κατακλείδι προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα για το σωστό σχεδιασμό αυτού του τύπου συνδέσεων.