Metamodelo para la simulación y optimización de secuencias de atornillado en uniones de torres de aerogenerador

Resumen

Esta Tesis Doctoral presenta un metamodelo para la estimación del fenómeno de interacción elástica en las uniones atornilladas de torres de aerogenerador, cuya principal particularidad geométrica es la existencia de un hueco entre bridas. El metamodelo permite conocer la pérdida de carga que cada tornillo de la unión experimenta durante la secuencia de atornillado a consecuencia de la interacción elástica ocurrida. El metamodelo consta de cuatro parámetros (resortes lineales) que simulan la respuesta de la unión durante la secuencia, y cuyos valores se obtienen a partir de dos análisis estático-lineales. Se ha creado un algoritmo que, a través del metamodelo, permite llevar a cabo la simulación de secuencias de atornillado; dicho proceso consiste en reproducir una determinada secuencia de atornillado a partir de las cargas introducidas en los tornillos, de forma que, a través de la estimación de las interacciones elásticas ocurridas durante la secuencia, proporciona como resultado las cargas finales en los tornillos. También se ha desarrollado una metodología que, mediante su correspondiente algoritmo, permite optimizar secuencias de atornillado. El proceso de optimización consiste en calcular las cargas a aplicar a los tornillos a lo largo de una determinada secuencia a fin de obtener en ellos una determinada distribución final de cargas, que generalmente se desea uniforme y se denomina precarga. Combinando los procesos de simulación y optimización, el metamodelo permite definir la secuencia óptima para una determinada unión. Los resultados obtenidos han sido validados mediante modelos paramétricos de elementos finitos. Por último, debe remarcarse que, además de proporcionar buenos resultados, tanto el proceso de simulación como el de optimización se llevan a cabo con un coste computacional muy bajo gracias a la simplicidad del metamodelo.