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Temperature Effects on the Static, Dynamic and Fatigue Behaviour of Composite Materials Used in Wind Turbine Blades = Effets de la température sur le comportement en statique, en dynamique et en fatigue des matériaux composites utilisés dans les pales d'éoliennes
Başlık:
Temperature Effects on the Static, Dynamic and Fatigue Behaviour of Composite Materials Used in Wind Turbine Blades = Effets de la température sur le comportement en statique, en dynamique et en fatigue des matériaux composites utilisés dans les pales d'éoliennes
Yazar:
Cormier, Laurent, author.
ISBN:
9781392036587
Yazar Ek Girişi:
Fiziksel Tanımlama:
1 electronic resource (340 pages)
Genel Not:
Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 80-08(E), Section: B.
Advisors: Simon Joncas; Christian Masson.
Özet:
Plusieurs regions du Canada sont balayees par des vents tres propices a la production d'energie eolienne. Toutefois, ces regions sont souvent eloignees des grands centres et soumises a des climats atypiques pour l'industrie eolienne. Le niveau d'incertitude sur la durabilite des turbines et la rentabilite des projets de centrales est donc eleve et le developpement est limite. Parmi les nombreuses incertitudes reliees aux conditions d'operation au Canada, on retrouve, entre autres, celles portant sur la durabilite des pales en conditions nordiques.L'objectif de cette these est donc de clarifier l'influence de la temperature et du taux de chargement sur la rigidite, la resistance et le comportement en fatigue des materiaux composites utilises dans le domaine de l'energie eolienne. L'attention sera fixee sur les composites verre-epoxy, qui sont predominants pour la fabrication des pales. Aussi, une pale d'eolienne est essentiellement une poutre chargee par une combinaison d'efforts axiaux, de flexion dans le plan et hors du plan du rotor ainsi que de torsion. Pour resister a ces efforts, les differentes parties sont faites de stratifies principalement constitues de renforts longitudinaux et de couches a +/-45°. Afin de faciliter la comprehension des mecanismes en jeux, deux configurations d'empilements seront etudiees, soit:• Le stratifie unidirectionnel charge dans le sens des renforts, qui est la constituante principale des structures portantes de la pale.• Le stratifie [+/-45]s, qui procure la rigidite et la resistance au cisaillement pour la structure de type poutre qu'est une pale.La plage de temperature consideree est limitee a celle que l'on peut legitimement esperer observer au cours de la vie utile d'une turbine exposee au climat canadien, soit un froid hivernal extreme de -40° et un maximum estival de 60° pour une surface directement exposee au rayonnement solaire estival. Les frequences de fatigue considerees se limitent aussi a un maximum de 24 Hz.Les resultats obtenus montrent que la resistance et la rigidite mesurees lors d'essais quasi statiques sont fortement influencees, tant a basse qu'a haute temperature. Une basse temperature produit une hausse marquee des deux proprietes, alors qu'une haute temperature sera deletere. Toutefois, bien que la tendance observee en statique a haute temperature soit retrouvee en fatigue, une basse temperature semble avoir un effet bien moins marque en fatigue (surtout pour les composites unidirectionnels). Les courbes S--N subissent une combinaison de decalage et de changement de pente sous l'effet de la temperature. A basse temperature, ce changement de pente favorise la resistance a la fatigue pour des charges elevees, mais en contrepartie de vies reduites pour des chargements de fatigue faibles. Cette situation est susceptible d'etre particulierement importante pour les pales d'eoliennes puisqu'elles operent generalement a des basses contraintes de fatigue, mais sur de tres longues periodes. Les effets de la frequence se sont averes peu marques dans la plage etudiee, mais les resultats montrent tout de meme la possibilite d'une legere diminution de la vie en fatigue lorsque la frequence augmente.Une methodologie permettant de predire, a partir d'un minimum d'experience en regime quasi statique, les changements dus a la temperature sur la courbe S--N probabiliste d'un stratifie dont une majorite de renforts sont alignes avec la charge est suggeree. La methodologie est basee sur un modele de degradation cyclique de la resistance, dont les parametres varient avec la temperature d'une maniere pouvant etre correlee avec l'effet de la temperature sur la resistance en statique. Comme cette derniere est aussi un parametre du modele, une fonction decrivant les effets de la temperature sur la resistance en statique est aussi presentee. Les predictions des modeles de resistance statique et de celui de fatigue concordent tres bien avec l'experience (et ce a differente probabilite de survie pour le cas de la fatigue).Finalement, des modeles permettant de decrire l'influence de la temperature sur la resistance mecanique, ainsi que sur les modules de conservation et de perte et pour plusieurs transitions sont proposes. Une modelisation des effets de la frequence sur le module de conservation et sur la temperature de transition vitreuse est aussi developpee. Ces modeles permettent une excellente representation du comportement viscoelastique dynamique des polymeres et composites sur lesquels ils ont etes valides (epoxy et composites a matrice epoxy). En plus de permettre une definition sans ambiguite de la temperature de transition vitreuse, le modele permet d'evaluer les effets de la temperature et de la frequence sur le module de conservation sans avoir recours au principe de superposition temps-temperature. (Abstract shortened by ProQuest).
Notlar:
School code: 1246
Tüzel Kişi Ek Girişi:
Mevcut:*
Yer Numarası | Demirbaş Numarası | Shelf Location | Lokasyon / Statüsü / İade Tarihi |
---|---|---|---|
XX(701317.1) | 701317-1001 | Proquest E-Tez Koleksiyonu | Arıyor... |
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