Ein zentraler Punkt in der Auslegung von Windenergieanlagen ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Komponenten. In der vorliegenden Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit das Betriebsfestigkeitsverhalten von Windenergieanlagen-Rotorwellen mit derzeitigen Methoden vorhergesagt werden kann. Ein besonderer Fokus liegt auf der Werkstoffauswahl für diese Komponente. Dafür werden die gegenwärtig gängigen Konzepte zur Durchführung eines Betriebsfestigkeitsnachweises auf der Basis synthetischer Bauteilwöhlerlinien sowie experimenteller Werkstoffprobenwöhlerlinien mit dem Ergebnis aus sechs realen Bauteiltests an Rotorwellen verglichen. Weiterhin wird das Risswachstumsverhalten in Rotorwellen unter den Beanspruchungssituationen in Windenergieanlagen untersucht. Finite Elemente Berechnungen werden durchgeführt, um die Belastungshöhe am Prüfstand festzulegen und um die Simulationsmodelle für die Nachweisrechnung mit den Dehnungsmessstreifenergebnissen am Prüfling zu validieren. Mithilfe von Simulationen wird zudem ein Risswachstumsmodell abgeleitet, welches aus den gemessenen Oberflächendehnungen während des Versuches die Risstiefe vorhersagt. Dieses wird ebenfalls an den Versuchsergebnissen validiert und mit analytischen und numerischen Risswachstumssimulationen verglichen.
Aktualisiert: 2021-12-30
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