1. MQ19
Projet
1
Analyse dynamique d’une éolienne
offshore
Mardi 16 juin 2015
MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
CONIGLIO Simone GSM04
GUSSE Charlotte GSM05
PISCINI Lorenzo GM04

2. MQ19 Sommaire
2MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
1) Présentation du modèle
2) Etude des modes propres
3) Réponse statique
4) Réponse transitoire dynamique
5) Réponse harmonique
6) Conclusion

3. MQ19 1) Présentation du modèle
3MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
 Modélisation du mât de l’éolienne à l’aide d’éléments de
poutre
 Eléments constants pour la fondation
 Eléments variables pour la tour
 Modélisation du rotor (ensemble {nacelle+ pales}) à l’aide
d’une masse ponctuelle située en haut du mât
 Masse 285 𝑡
 1,5882 ∗ 1010
𝑘𝑚. 𝑚2
 Matériau: acier
 Module de Young 210 000 𝑀𝑃𝑎
 Coefficient de Poisson 0,3
 Masse volumique 9 ∗ 10−9
𝑡. 𝑚𝑚−3

4. MQ19 1) Présentation du modèle
4MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
 Modélisation de la mer
 Masse linéique : 0,03 𝑡. 𝑚𝑚−1
 Modélisation de la couche C1 de sol
 Masse linéique : 0,0269 𝑡. 𝑚𝑚−1
 Raideur pour 2 nœuds : 60 ∗ 103
𝑁. 𝑚𝑚−1
 Raideur pour 3 nœuds : 40 ∗ 103
𝑁. 𝑚𝑚−1
 Modélisation de la couche C2 de sol
 Masse linéique : 0,0269 𝑡. 𝑚𝑚−1
 Raideur pour 2 nœuds : 525 ∗ 103
𝑁. 𝑚𝑚−1
 Raideur pour 3 nœuds : 350 ∗ 103
𝑁. 𝑚𝑚−1

5. MQ19 2) Etude des modes propres
5MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
Mode 1 Mode 2
modes dans le plan XY
modes dans le plan XZ
modes de traction-compression
Configuration A Configuration B Configuration C
Fréquences
propres (Hz)
Présence des 2 couches de
sol sur 45 m
Présence d’une seule
couche de sol sur 30 m
Encastrement seul à la
base de la fondation
F1 0,20506 0,20499 0,20439
F2 0,25327 0,24118 0,20498
F3 0,81574 0,81153 0,7972
F4 1,2484 1,1232 0,81057
F5 2,4642 2,4465 2,1778
F6 2,6208 2,515 2,4372
F7 4,4934 4,3679 3,8168
F8 4,6677 4,6342 4,5865
F9 5,3065 5,2616 5,24
F10 6,3426 6,2303 5,7357
F11 6,4276 6,412 6,4047
F12 7,8211 7,8083 7,7274
F13 9,0742 9,0258 8,8335
F14 11,133 11,046 10,999
F15 11,213 11,15 11,021
Matlab Abaqus 3 nœuds Abaqus 5 nœuds Matlab Abaqus 3 nœuds Abaqus 5 nœuds
F1 0,252 0,253 0,25085 0,241 0,241 0,23776
F2 1,4553 1,2484 1,21 1,20 1,12 1,08
Configuration A Configuration B
Présence des 2 couches de sol sur 45 m Présence d’une seule couche de sol sur 30 mFréquences
propres (Hz)

6. MQ19 2) Etude des modes propres
6MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
Mode 1 Mode 2
 Les fréquences F5, F7
et F9 sont des modes de
traction-compression

7. MQ19 3) Réponse statique
7MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
Ω (tours/min) Ω (rad/s) λ Cv Fv (N)
1 0,1047 0,468 0,005 8,43E+03
2 0,2094 0,936 0,019 3,24E+04
3 0,3142 1,404 0,042 7,00E+04
4 0,4189 1,871 0,072 1,19E+05
5 0,5236 2,339 0,107 1,79E+05
6 0,6283 2,807 0,148 2,47E+05
7 0,7330 3,275 0,193 3,22E+05
8 0,8378 3,743 0,241 4,02E+05
9 0,9425 4,211 0,292 4,87E+05
10 1,0472 4,679 0,344 5,75E+05
11 1,1519 5,146 0,398 6,64E+05
12 1,2566 5,614 0,452 7,55E+05
13 1,3614 6,082 0,506 8,45E+05
14 1,4661 6,550 0,560 9,34E+05
Configuration A Configuration B Configuration C
Fréquences
propres (Hz)
Présence des 2 couches de
sol sur 45 m
Présence d’une seule
couche de sol sur 30 m
Encastrement seul à la
base de la fondation
Umax [m] 1,033 1,122 1,45
σ max VM [MPa] 107,2 107,2 107,2

8. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
8MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

9. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
9MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

10. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
10MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

11. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
11MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

12. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
12MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

13. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
13MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

14. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
14MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

15. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
15MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

16. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
16MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

17. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
17MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

18. Modèle Matlab Modèle Abaqus
MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
18MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

19. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
19MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
ConfigurationA ConfigurationB ConfigurationC
Présencedes 2couches
desolsur45m
Présenced’uneseule
couchedesolsur30m
Encastrementseulàla
basedelafondation
U(m) 1,2 1,5 3
σ maxVM[MPa] 107 120 161

20. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
20MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

21. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
21MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

22. MQ19 4) Réponse transitoire dynamique
22MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

23. MQ19 5) Réponse harmonique
23MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
 Etude effectuée pour des vitesses
du vent variant entre 0 et 30 m/s,
soit une plage de fréquences de 0,13
à 0,42 Hz
Configuration A Configuration B Configuration C
Présence des 2 couches
de sol sur 45 m
Présence d’une seule
couche de sol sur 30 m
Encastrement seul à la
base de la fondation
F (Hz) 0,264 0,254 0,220
U (mm) 194,5 274,5 774,5
V (mm/s) 323,2 418,2 1069
A (mm/s^-2) 517,7 700,1 1478

24. MQ19 5) Réponse harmonique
24MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

25. MQ19 5) Réponse harmonique
25MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

26. MQ19 5) Réponse harmonique
26MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

27. MQ19 5) Réponse harmonique
27MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
ConfigurationA ConfigurationB ConfigurationC
Présencedes 2couches
desol sur45m
Présenced’uneseule
couchedesol sur30m
Encastrementseul à la
basedela fondation
F(Hz) 0,264 0,24 0,220
U(mm) 225 320 905
V(mm/s) 350 477 1180
A(mm/s^-2) 527 710 1490

28. MQ19 5) Réponse harmonique
28MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15

29. MQ19 6) Conclusion
29MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15
 Ne pas utiliser les éléments « tapered » d’Abaqus pour les poutres à section variables,
un discrétisation des poutres à section constantes est préférable
 Etant donné que les contraintes maximales sont obtenues à la discontinuité entre la
tour et la fondation, il faudrait faire des analyses plus poussées au niveau de cette
zone (modèle de coque ou volumique)
 La confrontation des modèles Abaqus/Matlab a permis de s’assurer de la cohérence
des résultats obtenus et de corriger les erreurs de chacun de ces modèles
 Un meilleure modélisation consisterait à:
 Prendre en compte la déformabilité des pales
 Prendre en compte le vent et la houle en même temps
 Prendre en compte les couplages fluide-structure

30. MQ14
Merci de votre attention 
30
Questions ?
MQ19 – Analyse dynamique d’une
éolienne offshore – P15