Suchen

Fraunhofer-Institut: Neue Methode zur Analyse von Gussknoten

Redakteur: Luca Meister

>> Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat im Forschungsprojekt «Ogowin – Optimierung aufgelöster Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen» eine Methode zur Betriebsfestigkeitsbewertung von Gussknoten entwickelt. Damit nutzt das Institut seine traditionelle Expertise, um auch Produkte für vielversprechende Zukunftsmärkte wie den Energieanlagenbau fit zu machen.

Firmen zum Thema

Korrosive Prozesse bei einer lokalen Beschädigung der Korrosionsschutzlackierung. (Bild: Fraunhofer LBF)
Korrosive Prozesse bei einer lokalen Beschädigung der Korrosionsschutzlackierung. (Bild: Fraunhofer LBF)

mei. Wo sich viele Meter hoch über den Wellen grosse Rotoren von Windkraftanlagen drehen, muss unter der Wasseroberfläche alles auf sicheren Beinen stehen. Bei der Gründung von Offshore-Windkraftanlagen kommen Grossgussbauteile zum Einsatz, bei deren Entwicklung die betriebsfeste Auslegung eine wichtige Rolle spielt. Ziel des Fraunhofer LBF im Verbundforschungsprojekt «Ogowin» war die Entwicklung von Methoden zur Betriebsfestigkeitsbewertung von Gussknoten in der Gründungsstruktur unter Berücksichtigung der korrosiven Umgebungsbedingungen. In einer Betriebsfestigkeitsanalyse wird die Beanspruchung mit der Beanspruchbarkeit eines Bauteils verglichen. Beide Aspekte hat das Fraunhofer LBF in diesem Projekt betrachtet.

Die numerische Analyse mit der Finite-Elemente-Methode ermöglichte es den Forschern, die lokalen Beanspruchungen am Gussknoten zu ermitteln. Die Gussknoten sind im Fachwerk der Gründungsstruktur als Verbindungselemente der Rohre verbaut. Mehraxiale Belastungen wirken auf sie ein. Die Wissenschaftler bauten ein hinreichend realitätsnahes Finite-Elemente-Modell der Struktur auf, lokalisierten schädigungsrelevante Bereiche des Gussknotens und schufen die Basis zur Festlegung der Qualitätsanforderungen an den Gusswerkstoff. In experimentellen Untersuchungen ermittelten sie die Beanspruchbarkeit des Gusswerkstoffes.

Künstlicher Nebel

Da die Gussknoten auch im Übergangsbereich vom Meerwasser zur Luft, der so genannten «Splash-Zone», verbaut sind, wurde auch der Korrosionseinfluss auf die Schwingfestigkeit analysiert, indem die Proben im Versuch einem Sprühnebel aus künstlichem Meerwasser ausgesetzt wurden. Um im Sinne der angewandten Forschung auch die Auswirkungen einer Beschädigung der Korrosionsschutzlackierung beurteilen zu können, wurden ebenfalls Versuche mit einer beschädigten Beschichtung durchgeführt.

(ID:28982060)