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pp.688-698
최근 개발 및 상용화가 되는 해상풍력발전기의 용량이 15MW로 증가하면서 나셀 중량의 증가와 함께 블레이드와 타워의 크기 가 증가하고 있다. 원통 형상의 타워는 단순한 구조 형상을 갖고 있지만 블레이드가 회전하면서 발생하는 추력과 모멘트, 나셀과 블레이 드의 자중 그리고 타워 자체가 받는 풍하중에 매우 안전하게 지지해야 하는 아주 중요한 구성 요소이다. 다른 요소에 비해 파손이 발생하 면 파생되는 손실 위험도가 매우 크고 풍력발전기 가격의 25%를 차지한다. 본 연구의 주요 대상은 풍력발전기 타워이며, 복잡한 시간 이 력 하중 조합에 의한 구조 안전성 평가를 더욱 직관적으로 검증할 수 있는 단순화된 평가법을 제안하고자 한다. 구조 안전성 평가를 위해 서 사용된 프로그램은 NASTRAN이며 적용 하중은 풍력발전기 해석을 통하여 계산된 면내 전단하중 정보를 적용하였다. 신속한 구조 안 전성 검토를 위하여, 복잡한 하중 조합 조건을 단순화하고, 극한하중과 좌굴 그리고 피로수명까지 순차적으로 검토하였다. 유한요소해석 법에 따른 최소 수명 지점인 can 용접부를 EUROCODE 3에 의해서 계산하면 112.5년으로 평가하며 변동 피로 하중을 고려하는 방식이 다르고, 코드에서는 경험 계수를 고려하고 있어서 직접 비교는 어렵지만 유사한 경향은 확인할 수 있었다. 연구를 통하여 제시된 면내 하중 조합법을 이용하면 이른 시일 안에 타워의 구조 안전성을 검증이 가능하며 이에 따라 최종중량에 대한 확신을 높일 수가 있다.
The recent development and commercialization of offshore wind turbines has led to a significant increase in capacity, reaching 15 MW. This has inevitably resulted in a corresponding increase in the size of the blades and towers, along with the nacelle weight. Although the cylindrical tower has a simple structural shape, it is a critical component that must be sufficiently secure to support the thrust and moments generated by the blades as they rotate, the nacelle and blade gravity, and the wind loads experienced by the tower itself. Compared to other factors, the risk of loss in case of damage is very high and accounts for 25% of the wind turbine price. The main target of this research is wind turbine towers, and we propose a simplified methodology that allows for a more intuitive validation of structural safety assessment under complex time-history load combinations. The program used for the structural safety evaluation was NASTRAN, and the applied load was calculated by applying the in-plane shear load information from the wind turbine analysis. In order to review structural safety in a short period of time, complex load combinations were simplified, and extreme loads, buckling, and fatigue life were examined sequentially. The minimum life point of the weld according to the finite element analysis method was 112.5 years when calculated using EUROCODE 3. This code considered variable fatigue loads differently. Moreover, as the code considered experience factors, a direct comparison with other methods was not possible; however, a similar trend was observed. The combination of the proof-loading methods presented in this study facilitates the verification of the structural safety of wind turbine towers in a short duration, thereby increasing confidence in the final weight.
Abstract
1. 서 론
2. 부유식 풍력발전기 타워
2.1 주요 구성 및 제원
3. 유한요소해석 및 변수 영향 검토
3.1 모델링 및 경계, 하중 조건
3.2 극한한계상태 평가
3.3 좌굴 한계상태 평가
3.4 피로 한계상태 평가
4. 결론 및 향후 연구과제
사 사
References
