Διερεύνηση διαφορετικών ινοπλισμένων σύνθετων υλικών πτερυγίου ανεμογεννήτριας και συμπεριφορά του σε λυγισμό λόγω κάμψης - Σαββάκη, Ευγενία Κ. (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2015)
Τα πτερύγια των σύγχρονων ανεμογεννητριών κατασκευάζονται με ολοένα και μεγαλύτερο μήκος, στην προσπάθεια αύξησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος, που υπαγορεύεται από τις εντεινόμενες ενεργειακές ανάγκες και την εξάπλωση των ΑΠΕ. Η απαίτηση για αύξηση της απόδοσης, με ταυτόχρονη μείωση σε υλικά και συνολικό βάρος των πτερυγίων, άρα και σε κόστος, καλύπτεται από καινοτόμα σύνθετα υλικά, που χρησιμοποιούνται σε πολυστρωματικές και sandwich δομές στο εξωτερικό κέλυφος, αλλά και στο μηχανισμό που παρέχει στο πτερύγιο την στήριξη εσωτερικά, διασφαλίζοντας του την απαιτούμενη αντοχή και δυσκαμψία, σε τοπικό και καθολικό επίπεδο. Στην παρούσα εργασία μελετάται, μέσω της προσομοίωσης σε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων, ο μηχανισμός αυτός, στην περίπτωση που αποτελείται από ενιαία κιβωτιοειδή δομή κοίλης διατομής. Μέσω της παραμετρικής ανάλυσης που πραγματοποιήθηκε επιχειρήθηκε να διερευνηθεί η συμπεριφορά σε λυγισμό λόγω κάμψης του μηχανισμού εσωτερικής στηρίξεως όταν μεταβάλλεται: η γεωμετρία, ο τρόπος επιβολής φόρτισης που προκαλεί flap–wise κάμψη και τα ινοπλισμένα πολυμερή σύνθετα υλικά από τα οποία αποτελείται. Μελετήθηκαν συνολικά δεκαπέντε μοντέλα, όπου σε όλες τις περιπτώσεις πραγματοποιούνταν και οι δύο αναλύσεις λυγισμού, γραμμική και μη γραμμική. Μέσω της πρώτης γινόταν γρήγορος έλεγχος του μοντέλου και της απόκρισης του, ενώ σχηματιζόταν μία πρώτη εικόνα για την κατά προσέγγιση τιμή του κρίσιμου φορτίου λυγισμού. Η μη γραμμική ανάλυση ωστόσο δίνει αποτελέσματα πιο ρεαλιστικά και επιβάλλεται να διεξάγεται σε περιπτώσεις όπου, όπως η εξεταζόμενη, οι αλλαγές στη γεωμετρία, λόγω των μεγάλων παραμορφώσεων επηρεάζουν αισθητά τη σχέση φορτίου – μετατόπισης (περίπτωση γεωμετρικής μη γραμμικότητας). Από τη μη γραμμική ανάλυση υπολογίστηκαν τα κρίσιμα φορτία λυγισμού, με πιο ασφαλείς τιμές, αφού από τη γραμμική ανάλυση υπερεκτιμώνται, και εξήχθησαν οι καμπύλες φορτίου – μετατόπισης για όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων σχηματίστηκε μια εποπτική εικόνα όχι μόνο για το φορτίο λυγισμού και το πώς αυτό επηρεάζεται όταν μεταβάλλονται οι παράμετροι που αναφέρθηκαν παραπάνω, αλλά και για τη μεταλυγισμική συμπεριφορά και αντοχή των μοντέλων. Κατέστη έτσι δυνατή και η συγκριτική αξιολόγηση της απόκρισης των διαφορετικών ινοπλισμένων σύνθετων υλικών, που χρησιμοποιήθηκαν στο υπολογιστικό προσομοίωμα. Με βάση αυτή εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα βελτιστοποίησης του σχεδιασμού του μηχανισμού στηρίξεως, αφού προκύπτουν σημαντικά πλεονεκτήματα από τον συνδυασμό διαφορετικών ινοπλισμένων πολυμερών σε υβριδικά μοντέλα και την ευρύτερη χρήση τους σε σχέση με σήμερα, αλλά και η πρόκληση αξιοποίησης νέων υλικών με υψηλές μηχανικές ιδιότητες.