Le nouveau logiciel HyperX® de Collier Aerospace dimensionne une pale d’éolienne en composite renforcé par des fibres naturelles

Le logiciel aide une équipe coréenne à évaluer la faisabilité du remplacement du fibres de verre par des fibres de lin pour améliorer la durabilité des pales de petites éoliennes.

PARIS, FRANCE — À l’occasion du lancement de son nouveau logiciel d’analyse et de conception structurelle HyperX® au JEC World 2022, Collier Aerospace Corp. met en avant l’application réelle de l’outil dans le dimensionnement d’une pale d’éolienne en composite de fibre naturelle de 7,4 mètres. Le développement de la pale est le fruit d’une collaboration entre le département d’architecture navale et de génie océanique de l’université Hongik en Corée du Sud et Samwon Millennia, Inc, un revendeur de logiciels. Ensemble, l’objectif était d’évaluer la viabilité du remplacement de la fibre de verre E par un renforcement en fibre de lin naturelle d’origine végétale afin de réduire l’impact environnemental des pales en fin de vie.

Outre le dimensionnement, Collier Aerospace a utilisé le logiciel HyperX pour définir les matériaux et les couches et déterminer les dimensions afin de s’assurer que la pale répondait à toutes les exigences de performance de l’équipe. Le nouveau logiciel a été utilisé tout au long des étapes de la conception structurelle de la pale, y compris les séquences d’empilage des stratifiés, les limites des plis et l’ordre d’empilage des couches. 

« Les fonctionnalités impressionnantes du logiciel HyperX de Collier Aerospace ont fait une différence incroyable dans la conception et le développement de la pale d’éolienne en composite de fibres naturelles », a déclaré le professeur Yeonseung (Y.S.) Lee de l’université de Hongik. « Comme le logiciel optimise toutes les exigences en même temps plutôt qu’une par une, il a permis à notre équipe d’arriver rapidement à une solution viable malgré les propriétés mécaniques inférieures des matériaux naturels. L’assistance experte fournie par Collier Aerospace a aidé notre équipe à identifier une conception de pale exploitable, largement renforcée par des fibres naturelles. »

« Les exigences de conception pour ce projet de pale d’éolienne comprenaient la rentabilité et la fiabilité à un poids minimum pour aider à maximiser la production annuelle d’énergie », a déclaré James Ainsworth, directeur de l’ingénierie pour Collier Aerospace. « Notre plus grand défi était de répondre aux exigences de performance avec des composites en fibres naturelles, qui ne fournissent pas autant de rigidité et de résistance dans la résine époxy que les fibres de verre E. En utilisant le logiciel HyperX, nous avons fourni une assistance à la conception pour optimiser la lame composite renforcée de fibres de lin afin de respecter les limites de déflexion pour assurer le dégagement de la tour, déterminer l’emplacement du capuchon de longeron et l’épaisseur requise à chaque station de l’envergure, et réduire la masse pour diminuer les charges de fatigue et prolonger la durée de vie utile. »

RÉDUCTION DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

Les pales d’éoliennes étant difficiles à recycler commercialement, divers groupes étudient des méthodes permettant d’éliminer les pales en fin de vie d’une manière plus respectueuse de l’environnement que la mise en décharge, ou de récupérer les matériaux pour les réutiliser dans des applications ultérieures. Une autre approche, et celle adoptée dans l’étude coréenne, consiste à réduire l’impact environnemental dès le début du processus de conception en choisissant d’utiliser des renforts en fibres naturelles plutôt que des fibres de carbone ou de verre. Premièrement, la culture, la récolte et le nettoyage des fibres naturelles consomment beaucoup moins d’énergie que la production de fibres de carbone ou de verre. Deuxièmement, étant donné qu’elles sont dérivées de plantes vivantes, les fibres naturelles séquestrent le dioxyde de carbone et l’azote pendant leur cycle de croissance, puis conservent ces gaz enfermés dans le tissu végétal pendant leur utilisation comme renfort composite.

La conception finale de la lame utilise un hybride de fibres naturelles et de renforcement en verre E. Elle est légèrement plus lourde (7,5 kg) que les autres. Elle est légèrement plus lourde (7,4 %) que la pale originale renforcée de fibres de verre, mais ce poids supplémentaire a été jugé techniquement tolérable pour bénéficier des avantages environnementaux de l’utilisation de fibres naturelles. Actuellement, les pales d’éoliennes sont produites par moulage par infusion de résine sous vide.

Pour de plus amples informations sur la participation de Collier Aerospace au JEC World 2022, veuillez consulter le site www.collieraerospace.com/visitors.

Collier Aerospace

Collier Aerospace Corporation est un fournisseur leader de logiciels d’ingénierie assistée par ordinateur (IAO) pour la conception de structures métalliques et composites. Son produit vedette, le logiciel HyperX®, est une solution structurelle pour l’analyse des défaillances, certification, l’optimisation du dimensionnement et la traçabilité des données. Il est utilisé dans de nombreux secteurs : aviation, lancement spatial, automobile, énergie éolienne et sports de haute performance. Le logiciel aide les concepteurs et les ingénieurs à réduire le poids, à accélérer le développement, à améliorer la productibilité de la conception et à obtenir la certification des cellules. La société a été fondée en 1995 par les ingénieurs Craig et Ivonne Collier et son siège social se trouve à Newport News, en Virginie. Pour en savoir plus, consultez le site https://collieraerospace.com.

®HyperX est une marque déposée de Collier Aerospace Corp.

CLe nouveau logiciel de conception et d’analyse structurelle HyperX® de Collier Aerospace Corporation a récemment été utilisé dans une application réelle pour dimensionner une pale d’éolienne en composite de fibre naturelle de 7,4 mètres. Le développement de la pale est le fruit d’une collaboration entre le département d’architecture navale et d’ingénierie océanique de l’université Hongik en Corée du Sud et Samwon Millennia, Inc, un revendeur de logiciels. Ensemble, l’objectif était d’évaluer la viabilité du remplacement de la fibre de verre par un renforcement en fibre de lin afin de réduire l’impact environnemental des pales en fin de vie. 

Source : Collier Aerospace