Deel deze job

2D and 3D approach for bolted connections

Bedrijfprofiel

MECAL analyseert, adviseert, ontwerpt, engineert, ontwikkelt en integreert geavanceerde oplossingen om een zo hoog mogelijke waarde te creëren voor haar klanten. Wij hebben internationale getalenteerde collega’s in multidisciplinaire teams om ideeën om te zetten in echte, vermarktbare oplossingen. MECAL werkt nauw samen met haar klanten en heeft een reputatie de best mogelijke oplossingen te bieden. Samen met een selecte groep ontwikkelpartners wordt gewerkt aan het mondiaal vermarkten en door te ontwikkelen, los van geografische beperkingen.

MECAL is een onafhankelijk hightech ingenieursbureau en biedt een veelvoud aan diensten in drie disciplines:

• Wind industry
• Semiconductor & Mechatronics
• Vision & Optronics

MECAL is marktleider op het vlak van onafhankelijke windturbine engineering en inspecties in Nederland, en al meer dan 20 jaar actief in de internationale wind industrie. Met haar vooraanstaande rol heeft MECAL een succesvolle bijdrage geleverd in een groot aantal projecten zowel in het veld als in de R&D. Met innovatieve oplossingen als bijvoorbeeld de hybride windtoren van ATS, een dochteronderneming van MECAL, en volledige turbineontwikkeling neemt MECAL internationaal een unieke expertisepositie in.

MECAL heeft zich daarnaast sinds haar oprichting ontwikkeld als een leidende speler in het toepassen van modelgebaseerde ontwikkelmethode in hightech mechatronica. Vanuit de vestiging in Eindhoven  en Enschede past een groep specialisten deze methode toe ten behoeve van de ontwikkeling van de nieuwste front-end lithografiesystemen, back-end. In het voorbije decennium heeft MECAL de modelgebaseerde ontwikkelmethodes ingezet voor het in eigen beheer ontwikkelen en realiseren van mechatronische systemen voor systeembouwers in binnen- en buitenland. Een breed scala aan activiteiten en producten zijn door MECAL succesvol ontwikkeld.

Omschrijving

Backgroud:

Wind turbines include many bolted connections between machinery components. Some of these bolted connections include a bearing, for instance: tower top – main frame and blade – hub connections. Axial loads on the bearing will introduce radial reaction loads which affect the surrounding bolts and flanges.

MECAL developed a 2D approach for the bolted connection which includes:

a 2D FEM model of bearing, flanges and bolts;

a spreadsheet which uses the 2D FEM results for the definition of the radial reaction forces in the bearing.

This latter spreadsheet calculation is based on empirical results. The outcome of the spreadsheet is an input for the 2D FEM model. This means that the calculation is iterative (both use the outcome of each other).

The complex geometries of modern turbines ask for a 3D approach, as the 2D model does not include the geometrical and stiffness variations along the circumference of the connection. Therefore a 3D approach was developed, including a non-linear bearing model to calculate the radial reaction forces in the bearings. Downside is increased calculation time, since the 3D models are non-linear and include much more elements and nodes compared to the 2D models.

For axi-symmetric bolt connections and flanges it may not always be necessary to use a 3D approach, so precious modelling and calculation time can be saved. For this, the 2D approach should be updated so iterative calculations can be avoided.

Purpose:

The aim of this project is to compare 2D/3D approaches, in order to generate an engineering approach for 2D models, with realistic results while avoiding iterative calculations.

Outline:

For multiple different geometries (e.g. different bearing types (single/double row), flange or bolt connection geometry) the following steps are to be done:

• Build 3D model, verify bearing contact angle (also for different load levels (non-linear behaviour);
• Build 2D model according to old approach
• Compare 2D/3D results;
• Define new 2D approach;
• Verify new 2D approach;
• Reporting in our Good Working Practice documentation.

Functie-eisen

Preferably you study a bachelor in Mechanical Engineering. Knowledge of finite element method (FEM) and Ansys is preferred. You will work amongst a team of engineers that can benefit from your contribution. Some of these engineers will be involved in this project for assistance and feedback.