بررسی خرابی خستگی در پره توربین بادی

در این پایان نامه پدیده خستگی در نوعی پره توربین بادی محور افقی از جنس مواد مرکب مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مطالعات آماری داده های هواشناسی نیروگاه محل نصب توربین به منظور ارائه تابع توزیع احتمالی باد بر اساس توزیع ویبول انجام گردیده و کلیه شرایط کارکردی توربین و حالات بارگذاری پره تعیین گردید. مدل المان محدود پره به طور کامل و سه بعدی در ansys ایجاد شده و به منظور اطمینان از صحت جواب های حاصل، تعداد المان مناسب برای تحلیل با استفاده از معیار همگرایی انتخاب گردید. جهت شناسایی رفتار ماده در برابر حالات بارگذاری، تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی صورت گرفت. آن دسته از بارگذاری ها که در مقایسه با سایر بارهای وارد به پره توربین سهم عمده ای را به خود اختصاص نمی دادند به علت عدم تاثیر قابل ملاحظه در پدیده خستگی صرفنظر شدند. با توجه به توزیع جریان باد بدست آمده منطقه، ناحیه بحرانی مربوط به بازه سرعتی که احتمال وقوع آن بیشتر از سایر سرعتهای باد است، بعنوان بحرانی ترین محدوده از نظر پدیده خستگی انتخاب گردید. این ناحیه در محدوده تغییر شکل پره از بالواره به دایره قرار دارد. بررسی تنش ها در این ناحیه بیانگر حاکم بودن پدیده خستگی تک محوره می باشد. برای تخمین عمر خستگی پره از روش ساده ای مبتنی بر توصیه نامه gl استفاده شد. با توجه به پیچیدگی مکانیزم های شکست خستگی در مواد مرکب نسبت به فلزات، امکان بررسی رفتار خستگی یک ترک غالب در پره و تعیین طول بحرانی ترک میسر نیست. از اینرو ضمن تحلیل استاتیکی ترک در مدل ساده شده منطقه بحرانی پره، تأثیر پارامترهای طول، زاویه و موقعیت ترک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ترک لبه ای نسبت به ترک میانی شرایط بحرانی تری دارد و بحرانی ترین حالت ترک درون لایه ای لبه ای و میانی در زاویه 30 درجه است.