Abstract
For the assessment of the performance of a wind-turbine blade, a simulated loading test may be required. In this study, the blade behavior was investigated through numerical analysis using a dual-axis loading test, closely simulating the real operation conditions. The blade structure for the 100-kW-class wind-turbine system was modeled using the finite element (FE) program ANSYS. The failure criteria and buckling analysis under dual-axis loading were examined. The failure analysis, including fiber failure and inter-fiber failure, was performed with Puck's failure criterion. As the dual-axis load ratio increases, the relatively increased stress occurs at the trailing edge and skin surface 3300-3600 mm away from the root. Furthermore, it is revealed that increasing the dual-axis load ratio makes the location that is weakest against buckling move toward the root part. Thus, it is seen that the dual-axis load test may be an essential requirement for the verification of blade performance.
블레이드의 성능 평가를 위하여 실제 사용 환경과 근접한 하중 모사에 따른 이축 하중의 필요성이 제기되고 있으며, 본 본문에서는 이러한 이축 하중에 따른 블레이드의 거동을 해석하였다. 100kW급 풍력 블레이드를 대상으로 하였으며, ANSYS를 사용하여 정적거동을 분석하였다. 정적거동은 파손해석과 좌굴거동으로 분석하였으며, 파손 평가는 Puck이 제안한 파손 방정식을 이용하여 섬유 파손과 섬유간 파손 기준을 검토하였다. 이축하중의 하중비가 증가함에 따라 루트부 단면이 변하는 후연부와 루트에서 Z+ 3300~3600인 지점에서 응력이 상대적으로 크게 나타났다. 또한 이축 하중비가 증가함에 따라 블레이드 좌굴 지점이 루트부 쪽으로 이동되고 있음을 확인하였다. 따라서 블레이드의 사용 신뢰성을 검증하기 위해서는 이축 하중에 의한 시험이 요구되고 있음을 본 해석을 통해서 확인하였다.
