Multistable morphing structures using variable stiffness laminates
[article]
Ayan Haldar, University, My
2020
Mit zunehmender Thematisierung des Klimawandels vertiefen auch immer mehr Branchen und Forschungseinrichtungen die Suche nach ökologischen Energiequellen. Windenergie ist eine der billigsten sauberen Energieformen und somit eine attraktive Alternative zu nicht erneuerbaren Energien. Das Hochskalieren von Windkraftanlagen gilt klassischerweise als Mittel zur Kostensenkung je Kilowattstunde und ist nach wie vor im Trend. Mit zunehmender Größe der Rotorblätter von Windkraftanlagen besteht jedoch
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... e Notwendigkeit, Konstruktionen zu entwickeln, die in der Lage sind, Extrem- und Ermüdungslasten zu reduzieren. Die aktive Hinterkantenklappe ist ein vielversprechendes Konzept zur Entlastung großer Rotorblätter von Windkraftanlagen. Die meisten existierenden Klappenmechanismen haben zwar das Potenzial zu einer schnellen Reaktionszeit, und damit verbundener Lastreduktion, sind aber oft mit komplizierten Aktuator-Systemen verbunden, was zu zusätzlichem Gewicht und zunehmender Komplexität führt. Darüber hinaus erfordern sie eine kontinuierliche Energiezufuhr, um eine bestimmte Position der Klappe beizubehalten. Multistabile Laminate mit variabler Steifigkeit (VS) haben ein großes Potenzial bei Morphing-Anwendungen, in erster Linie aufgrund der Existenz mehrerer stabiler Gleichgewichtslagen. Der Einsatz von VS-Laminaten mit kurvenförmigen Faserbahnen ermöglicht es, die Leistungsfähigkeit von multistabilen Laminaten als Morphing-Strukturen weiter zu verbessern. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Eigenschaften von multistabilen VS-Laminaten nutzbar zu machen, und sie bei einem neuartigen Entwurf von Morphing-Hinterkantenklappen anzuwenden. Um dies zu erreichen, bedarf es nicht nur der Entwicklung numerischer und analytischer Werkzeuge, sondern auch eines geeigneten Entwurfes, um die VS-Eigenschaften in eine Morphing-Klappe zu integrieren. Daher wird in dieser Arbeit ein schnelles semi-analytisches Berechnungsverfahren entwickelt, um stabile Gleichgewichtslagen von VS-Laminaten vorherzusagen. Darüber hinaus wird in einer sy [...]
doi:10.15488/10001
fatcat:u6ind6zotrejflp5qhxe3vkixe