• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.190-193
• /
• 2005

The purpose of the present study is to design a 500W-class micro scale composite wind turbine blade. The blade airfoil of FFA-W3-211 was selected to meet Korean weather condition. The skin-spar-f Dam sandwich type structure was adopted for improving buckling and vibration damping characteristics. The design loads were determined at wind speed of 25m/s. and the structural analysis was performed to confirm safety and stability from strength. buckling and natural frequency using the finite element code. NISA II [6]. The prototype was manufactured using the hand-lay up method and it was experimently tested using the sand bag loading method. In order to evaluate the design results. it was compared with experimental results. According to comparison results. the estimated results such as compressible stress. max tip deflection natural frequency and buckling load factor were well agreed with the experimental results.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.18-21
• /
• 2004

A GFRP based composite blade was developed for a 750kW wind energy conversion system of type class I. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar structure. The load cases specified in the IEC61400-1 international specification were considered. For withstanding all relevant extreme loads, the structural analysis for the complete blade was performed using a commercial FEM code. The static load carrying capacity, buckling stability, blade tip deflection and natural frequencies at various rotational speeds were evaluated to satisfy the strength requirements in accordance with the IEC61400-1 and GL Regulations. For designing a lightweight blade, the thickness and the lay-up pattern of the skin-foam sandwich structures were optimized iteratively using the DOT program T-bolts were used for joining the blade root and the hub, which were modeled using a 3D FE volume model. In order to confirm the safety of the root connection, the static stresses of the thick root laminate and the steel. bolts were predicted by taking account of the bolt pretension and the root bending moments. The calculated stresses were compared with the material strengths.

• Composites Research
• /
• 제26권4호
• /
• pp.207-212
• /
• 2013

본 연구에서는 유리강화섬유폴리머(GFRP)와 탄소강화섬유폴리머(CFRP)로 적층된 조류력 블레이드의 스파 캡(Spar cap)을 대상으로 끝단 처짐의 제한에 따른 단방향(UD) GFRP의 적층 두께를 최적화 하였다. 또한 도출된 적층 두께에 따른 블레이드 내부의 응력의 변화와 블레이드의 재료비용을 확인하였다. 비선형 최적화에 뛰어난 순차 이차방정식 프로그래밍(SQP) 알고리즘을 사용하였고, 목적함수를 계산하기 위하여 상용 유한요소해석 프로그램인 Abaqus/Standard와 연계하였다. UD CFRP의 적층 두께가 9 mm로 제한된 경우, 끝단 처짐이 감소함에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 즉, 최적화된 스파 캡의 무게는 최대 96.2% 증가였으며 최대 인장응력은 최대 24.6% 감소하였다. 끝단 처짐이 126.83 mm로 제한된 경우, UD CFRP의 적층 두께가 줄어듦에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 이로 인하여 무게는 최대 40.1% 증가하였지만 재료비용은 최대 16.97% 감소하였다. 본 연구에서 제시한 블레이드 스파 캡의 최적화된 두께를 바탕으로 조류력 블레이드의 무게, 내부의 최대 응력과 재료비용의 상관관계를 제시하였다.

• Composites Research
• /
• 제29권6호
• /
• pp.369-374
• /
• 2016

본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.297-305
• /
• 2011

본 논문에서는 비정상 공기력을 모델링하기위해 Peters-He의 동적유입류모델을 고려한 2차원 준정상 공기력 이론을 적용하여 회전익기 전진비행에 대한 공탄성 해석을 수행하였다. 또한, 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여, 전진비행 시 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림 해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 트림 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 동적유입류모델의 공력과 구조 특성을 검증하기 위해 유도 유입류와 깃끝에서의 구조변형을 타 수치해석결과와 비교하였다. 또한, 공탄성 안정성을 검증하기 위해 두 모델의 래그 감쇠값을 비교하였다.