HusumWindEnergy: Rückenwind für die Rotorblattentwicklung durch Simulation

Die Simulation von Composite-Strukturen, wie sie beispielsweise bei der Entwicklung von Rotorblättern von Windrädern zum Einsatz kommt, erfordert innovative und praxisorientierte Modellierungs- und Auswertungsmöglichkeiten. Hier setzt die Software ANSYS Composite PrepPost an, die basierend auf einem detaillierten Anforderungskatalog aus der Industrie entwickelt wurde. ANSYS Composite PrepPost wird von der CADFEM GmbH auf den Fachmessen Husum WindEnergy (21. – 25. September 2010 in Husum) und Composites Europe (14. – 16. September 2010 in Essen) vorgestellt.

Zu den besonderen Herausforderungen bei der Entwicklung von Windenergieanlagen gehört die optimale Gestaltung der Rotorblätter. Wie bei anderen Komponenten der Anlage auch, nutzen Entwicklungsingenieure hier die Möglichkeiten, die numerische Simulationen bieten: Am Bildschirm werden mögliche Designs auf ihr Verhalten unter verschiedenen physikalischen Einflüssen untersucht, was gegenüber Realversuchen mit Prototypen wesentliche Vorteile hinsichtlich Zeitaufwand, Kosten und Detailwissen bedeutet. Was die Form der Blätter und deren Anordnung angeht, stützen sich die Entwickler vor allem auf Ergebnisse aus Strö-mungssimulationen (CFD, Computational Fluid Dynamics). Beim Thema Gewichts¬opti¬mierung, bei dem es auch um die Wahl effizienter Faserverbundwerkstoffe geht, muss dagegen auf verschiedene Fragestellungen der Strukturmechanik die richtige Antwort gefunden werden.

Innerhalb der in vielen Industriebranchen stark verbreiteten Simulationsumgebung ANSYS Workbench steht seit wenigen Monaten mit ANSYS Composite PrePost (ACP) ein Modul zur Verfügung, das ganz speziell den Bereich der Faserverbundwerkstoffe adressiert und für Entwickler von Rotorblättern – aber auch anderen Leichtbauprodukten – von großem Nutzen ist. ANSYS Composite PrepPost erlaubt Ingenieuren, die sich mit den klassischen Frage¬stellungen aus dem Leichtbau beschäftigen, ein effizientes Pre- und Postprocessing für geschich¬tete Composite-Strukturen und öffnet damit ein neues Spektrum an Simulationsmöglich¬keiten.
So kann etwa durch die Verwendung von parametrischen Modellen in ANSYS Workbench und durch den Einsatz der vollständigen Script¬fähig¬¬keit von ANSYS Composite PrepPost der Modellierungsaufwand von Composites-Strukturen signifi¬kant gesenkt werden.

Im Bereich des Postprocessing verfügt die Software eine Vielzahl aktueller Versagenskriterien für faser¬verstärkte Kunststoffe in Kombi¬nation mit den entsprechen¬den Nachweisen für den Sandwich¬kern sowie verschiedene Möglich¬keiten der integralen und schicht¬weisen Auswertung. Die auto¬matische Ermittlung von Material¬mengen und -kosten erlaubt zudem eine schnelle Wirtschaftlichkeits¬bewertung verschiedener Design- und Aufbauvarianten.

Integriert in ANSYS Workbench 12 wird mit ANSYS Composite PrepPost der große Vorteil einer assoziativen CAD-Kopplung genutzt. Design- und Vernetzungsvarianten können so sehr effizient durchgespielt werden, da alle composite-spezifischen Features CAD-basiert und automatisierbar zu definieren sind.

ANSYS Composite PrepPost ist über Python im Pre- und Postprocessing skriptfähig und damit vollständig automatisierbar.