Influencia de la velocidad de giro en el comportamiento vibratorio de una viga rotatoria dañada de material compuesto

• P. Rubio ^[1] ; I. Ivañez ^[1] ; V. Ivaylov ^[1] ; B. Muñoz-Abella ^[1] ; L. Rubio ^[1]
  1. [1] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 5, 2023, págs. 127-132
• Idioma: español
• Enlaces
  • Texto Completo Ejemplar
• Resumen
  • español

    En este estudio se ha analizado el comportamiento vibratorio de vigas dañadas fabricadas de material compuesto representativas de palas de aerogeneradores formadas por estructuras sándwich en función de la velocidad de giro. La mayoría de las palas de aerogeneradores se fabrican con materiales compuestos que combinan pieles de laminados de fibra de vidrio y núcleos de espuma polimérica. No obstante, dado el incremento del tamaño de los aerogeneradores se hace necesaria la búsqueda de materiales más ligeros y resistentes para las palas, que permitan reducir su peso y el coste de todo el conjunto. Con este propósito, en este trabajo se ha utilizado un material compuesto que combina pieles de polímeros reforzados con fibra de carbono y núcleo de nido de abeja. Para analizar el comportamiento de la viga, se ha desarrollado un modelo numérico 3D dinámico de una viga de material compuesto, mediante el Método de los Elementos Finitos (MEF) y se han obtenido las frecuencias naturales en función de la velocidad de giro. Como señal de salida del modelo numérico se ha elegido la aceleración de un punto de la sección situado en el extremo de la viga y se ha procesado la señal para obtener las frecuencias. El estudio realizado ha permitido analizar la influencia del daño en la respuesta vibratoria de vigas sándwich representativas de palas de aerogeneradores formadas por estructuras sándwich con pieles de polímeros reforzados con fibra de carbono y núcleo de nido de abeja.

  • English

    In this study, the vibration behavior of damaged composite beams representative of wind turbine blades consisting of sandwich structures has been analyzed as a function of rotational speed. Most wind turbine blades are made of composite materials combining fiberglass laminate skins and polymer foam cores. However, given the increase in the size of wind turbines, it is necessary to use lighter and stronger materials for the blades, in order to reduce their weight and the cost of the whole assembly. For this purpose, a composite material with carbon fiber reinforced polymer skins and honeycomb core has been used in this work. To analyze the behavior of the beam, a dynamic 3D numerical model of a composite beam has been developed using the Finite Element Method (FEM) and the natural frequencies have been obtained as a function of the rotational speed. As output signal of the numerical model, the acceleration of a point of the section located at the end of the beam has been chosen and the signal has been processed to obtain the frequencies. The study carried out has made it possible to analyze the influence of damage on the vibration response of sandwich beams representative of wind turbine blades formed by sandwich structures with carbon fiber reinforced polymer skins and honeycomb core.