[pt] DETERMINAÇÃO DE VIDA EM FADIGA DE ROLAMENTOS DE PÁS DE AEROGERADORES

[en] FATIGUE LIFE DETERMINATION OF WIND TURBINE S PITCH BEARINGS

[pt] JESSICA DE OLIVEIRA SANT ANNA

[pt] FADIGA

[pt] METODO SN

[pt] ROLAMENTO DE PA

[pt] ROLAMENTO DE PITCH

[pt] AEROGERADOR

[pt] VIDA EM FADIGA

[en] FATIGUE

[en] SN METHOD

[en] BLADE BEARING

[en] PITCH BEARING

[en] WIND TURBINE

[en] FATIGUE LIFE

[pt] O presente trabalho tem o objetivo de estudar a vida em fadiga de rolamentos de pás de aerogeradores utilizados na indústria de energia eólica. A metodologia utilizada é baseada no método SN de análise de fadiga. Um espécime real de rolamento de pitch foi utilizado para levantamento de dados de geometria e dureza. A curva de Wöhler do material foi estimada a partir dos dados aquisitados. Por meio de uma campanha de um mês de medição de dados por extensiometria, obteve-se o histórico de tensões ao qual a peça estava submetida em condições reais de serviço. A partir de um Modelo em Elementos Finitos, foi possível obter o fator de concentração de tensões no entalhe da peça, e utilizá-lo para obter o histórico de tensões no ponto crítico. O método rainflow foi utilizado para contagem dos eventos de carga e o critério de Goodman foi utilizado para modelar o efeito das tensões médias. A análise de dano se deu pela regra de Palmgreen-Miner com a curva SN adaptada por Haibach para vidas longas. Os resultados encontrados mostraram que a tensão macroscópica máxima no ponto crítico não ultrapassa a resistência ao escoamento do material, validando a utilização do método SN. A análise de vida em fadiga resultou em um dano total de apenas D = 5, 4619 · 10(−5), o que resultaria numa vida de mais de 1000 anos, caso a série analisada fosse extrapolada. Concluí-se que o histórico de tensões obtido a partir da campanha de medição não é representativo da vida do material, visto principalmente que não inclui eventos de parada de emergência, associados aos maiores danos. Sugere-se a continuação da campanha por um ano, seguida de correlação com dados de vento e dados SCADA para a aquisição de uma série temporal representativa de longo prazo.

[en] The following document aims to study the fatigue life of wnid turbine blade bearings used in the wind energy industry. The chosen methodology is based on the SN Method for fatigue analysis. A real pitch bearing specimen was used for geometry and hardness data acquisition. The material s Wohler curve was estimated from the surveyed data. Through a month-long extensiometry data measurement campaign, the stress history to which the component was subjected under real service conditions was obtained. From a Finite Element Model, it was possible to obtain the stress concentration factor in the workpiece notch, and use it to obtain the stress history at the critical point. The rainflow method was used to count the load events and the Goodman criterion was used to model the effect of mean stresses. Damage analysis was performed by the Palmgreen-Miner rule with the SN curve adapted by Haibach for long lives. The results showed that the maximum macroscopic stress at the critical point does not exceed the yield strength of the material, validating the useof the SN method. Fatigue life analysis resulted in a total damage of only D = 5.4619 · 10(−5) , which would result in a life of over 1000 years if the analyzed series were extrapolated. It was concluded that the stress history obtained from the measurement campaign is not representative of the material life, especially since it does not include emergency stop events, associated with the greatest damage. It is suggested to continue the campaign for one year, followed by correlation with wind data and SCADA data for the acquisition of a representative long-term time series.

IVAN FABIO MOTA DE MENEZES

2020-02-11

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.46800