Progressive failure analysis of wind turbine blades under stochastic fatigue loads

Se presenta una novedosa metodologia para el analisis de la progresion del dano por fatiga en aspas de aerogeneradores sujetas a cargas de viento estocasticas. El modelo representa una extension de trabajos previos sobre la progresion de dano por fatiga en vigas de pared delgada hechas con materiales compuestos al incorporar capacidades de modelamiento aeroelasticas y el efecto de cargas de viento es­tocasticas. La novedad principal de la propuesta consiste en su capacidad de conducir un analisis automatizable al contar con un modelo computacionalmente esbelto que a pesar de su eficiencia computacional permite el seguimiento detallado de la evolucion de las propiedades de los materiales con alta resolucion espacial, incluyendo la posibilidad de analizar capa por capa. Un caso de estudio numerico basado en el aspa de una pequena turbina eolica construida con materiales compuestos y sujeta a cargas de viento estocasticas durante 20 anos ha sido simulado. Se muestran e interpretan mapas de dano detallados indicando la ubicacion y el tipo de dano y se relacionan dichos mapas con graficas de la evolucion global del dano por tipo de mecanismo de degradacion, ademas de demostrarse el efecto sobre las propiedades elasticas globales. Tambien se discute el efecto del dano por fatiga sobre el desempeno aerodinamico. Aplicaciones de la innovacion incluyen el diseno de estructuras mas livianas y mas economicas, ademas de la opcion de un diseno para sitios especificos.