Publicação
On the use of virtual sensing for damage identification on wind turbine blades
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Silva, Tiago | |
| dc.contributor.author | Mendes, Andreia Sofia da Silva | |
| dc.date.accessioned | 2023-11-06T15:40:17Z | |
| dc.date.available | 2023-11-06T15:40:17Z | |
| dc.date.issued | 2022-12 | |
| dc.description.abstract | With the recent growth in size and complexity of wind turbine blades, continuous monitoring has become imperative in reducing costs and downtime by preventing difficult maintenance and repair works. Using ambient excitation, dynamic responses are analysed with Vibration-based Structural Health Monitoring (VSHM) techniques to obtain modal parameters such as natural frequencies, mode shapes and damping ratios. For that, this study uses two output-only modal identification methods to identify those modal parameters from numerical and experimental responses, aiming to detect changes in those parameters attributed to damage. Using a cantilever beam, damage is introduced as a localized change in mass where, in the presence of damage, natural frequencies may present a decrease in value. Given the limitations of placing physical sensors on wind turbine blades, specially the ones in-service, this study uses measured responses from the structure and estimated ones at unmeasured locations, using data estimation techniques to create virtual sensors. The present objectives are to compare two modal identification methods and two response estimation ones, with the goal of understanding whether the use of virtual sensors improves damage detectability. The numerical comparison between the modal identification methods showed that both are capable of identifying modal parameters close to each other and to the numerical model ones. The results from both methods indicate that using virtual responses increases damage detectability for the same set of measurements. One of the methods provides more consistent results but requires higher computational efforts, whereas the other is much faster and simpler to use, although its results present slight variations. The comparison between the response estimation methods showed that, even with limitations, bothwere capable of identifying close modal parameters to each other. The experimental application validated the conclusions found with the numerical results, from all the methods’ behaviour to the enhancement of damage detectability. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Com o recente crescimento em dimensão e complexidade de pás de turbinas eólicas, a sua monitorização contínua torna-se imperativa na redução de custos e de inatividade ao prevenir manutenções e reparações difíceis. Usando excitação ambiente, as respostas dinâmicas são analisadas através de técnicas de Monitorização da Condição Estrutural baseada em Vibrações para obter parâmetros modais, tais como frequências naturais, modos de vibração e fatores de amortecimento. Para tal, este estudo usa dois métodos de identificação modal para identificar esses parâmetros de respostas numéricas e experimentais, procurando detetar neles alterações atribuídas a dano. Numa viga encastrada, dano é introduzido como a alteração local de massa onde, na sua presença, frequências naturais podem apresentar uma redução de valor. Dadas as limitações na colocação de sensores físicos nas pás, especialmente naquelas em funcionamento, este estudo usa respostas medidas da estrutura e estima respostas em localizações não medidas através de técnicas de estimação com sensores virtuais. Os objetivos passam por comparar dois métodos de identificação modal e dois de expansão de respostas, procurando perceber se a utilização de sensores virtuais melhora a detetabilidade de dano. A comparação numérica entre os métodos de identificação modal mostrou que ambos são capazes de identificar parâmetros modais próximos entre si e aos do modelo numérico. Os resultados de ambos indicam que a utilização de respostas virtuais melhora a detetabilidade de dano para os mesmos conjuntos de respostas. Um dos métodos obtém resultados mais consistentes mas exige maior esforço computacional, enquanto que o outro é mais rápido e simples de usar, mas os resultados apresentam ligeiras variações. A comparação entre métodos de expansão de respostas mostrou que, mesmo com as limitações, ambos são capazes de identificar parâmetros modais próximos entre si. A aplicação experimental validou as conclusões obtidas através dos resultados numéricos, desde dos comportamentos dos métodos até à intensificação da detetabilidade de dano. | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/159587 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.relation | Research and Development Unit for Mechanical and Industrial Engineering | |
| dc.subject | Wind turbine blades | pt_PT |
| dc.subject | Vibration-based Structural Health Monitoring | pt_PT |
| dc.subject | Damage detection | pt_PT |
| dc.subject | Virtual sensing | pt_PT |
| dc.title | On the use of virtual sensing for damage identification on wind turbine blades | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardNumber | UIDB/00667/2020 | |
| oaire.awardTitle | Research and Development Unit for Mechanical and Industrial Engineering | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDB%2F00667%2F2020/PT | |
| oaire.fundingStream | 6817 - DCRRNI ID | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isProjectOfPublication | 1a4033c7-5add-4c00-8393-eb4bed8a7a8e | |
| relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery | 1a4033c7-5add-4c00-8393-eb4bed8a7a8e | |
| thesis.degree.name | MASTER IN MECHANICAL ENGINEERING | pt_PT |