IEC 61400-8:2024

Wind energy generation systems - Part 8: Design of wind turbine structural components

IEC 61400-8:2024 outlines the minimum requirements for the design of wind turbine nacelle-based structures and is not intended for use as a complete design specification or instruction manual. This document focuses on the structural integrity of the structural components constituted within and in the vicinity of the nacelle, including the hub, mainframe, main shaft, associated structures of direct-drives, gearbox structures, yaw structural connection, nacelle enclosure. It also addresses connections of the structural components to control and protection mechanisms, as well as structural connections of electrical units and other mechanical systems. This document focuses primarily on ferrous material-based nacelle structures but can apply to other materials also as appropriate

Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 8: Conception des composants structurels des éoliennes

l'IEC 61400-8:2024 définit les exigences minimales de conception des structures d'éoliennes sur nacelles et n'est pas destinée à servir de spécification de conception complète ou de manuel d'instructions. Le présent document porte sur l'intégrité structurelle des composants structurels constitués à l'intérieur et à proximité de la nacelle, y compris le moyeu, le cadre principal, l'arbre principal, les structures associées d'entraînement direct, les structures des boîtes de vitesse, la connexion structurelle d'orientation, l'enveloppe de la nacelle. Il traite également des connexions des composants structurels aux mécanismes de commande et de protection, ainsi que les connexions structurelles aux unités électriques et aux autres systèmes mécaniques. Le présent document concerne principalement les structures de nacelle en matériaux ferreux, mais peut également s'appliquer à d'autres matériaux, le cas échéant. La conception des assemblages boulonnés et soudés dans les structures de nacelle est incluse, ainsi que les composants coulés et forgés.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 02-Jul-2024
• ICS: 27.180 - Wind turbine energy systems
• Technical Committee: TC 88 - Wind energy generation systems
• Drafting Committee: PT 61400-8 - TC 88/PT 61400-8
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 05-Jul-2024
• Completion Date: 03-Jul-2024

Standards Content (Sample)

IEC 61400-8 ®
Edition 1.0 2024-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Wind energy generation systems –
Part 8: Design of wind turbine structural components

Systèmes de génération d'énergie éolienne –
Partie 8: Conception des composants structurels des éoliennes
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IEC 61400-8 ®
Edition 1.0 2024-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Wind energy generation systems –

Part 8: Design of wind turbine structural components

Systèmes de génération d'énergie éolienne –

Partie 8: Conception des composants structurels des éoliennes

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 27.180  ISBN 978-2-8322-9063-7

– 2 – IEC 61400-8:2024  IEC 2024
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 8
2 Normative references . 8
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 10
3.1 Terms and definitions . 10
3.2 Symbols and abbreviated terms . 12
4 Reliability considerations . 14
4.1 Approaches to reliability based design . 14
4.2 Models and basic variables for structural verification . 16
4.2.1 Reliability assessment . 16
4.2.2 Material properties . 16
4.3 Partial safety factors and reliability targets . 16
5 Application of loads and analysis models . 17
5.1 Loads models . 17
5.2 Analysis model . 17
5.2.1 General . 17
5.2.2 Load path modelling . 17
5.2.3 Application of load components . 17
5.2.4 Boundary conditions . 18
5.3 Modelling of nonlinear mechanical behaviour . 18
5.3.1 General . 18
5.3.2 Nonlinear stress effects . 18
5.3.3 Application of ultimate loads . 18
5.3.4 Application of fatigue loads . 18
5.4 Partial safety factors . 19
5.5 Partial safety factor for resistance . 21
5.6 Nacelle and hub component considerations . 22
5.6.1 General . 22
5.6.2 Hub structure and bolts . 22
5.6.3 Nacelle front structure (alternatively: mechanical drive-train structure) . 23
5.6.4 Gearbox structure . 23
5.6.5 Yaw structure . 23
5.6.6 Nacelle rear structure . 24
5.6.7 Nacelle cover and spinner . 24
6 Deflection analysis . 24
7 Strength verification. 25
7.1 General . 25
7.2 Determination of stress and strain . 25
7.3 Material properties . 25
7.3.1 Material data . 25
7.3.2 Influence of size . 26
7.4 Static strength assessment . 26
7.4.1 Assessment process . 26
7.4.2 Cast, forged and steel components . 26
7.4.3 Welded structures . 28

7.4.4 Bolted joints. 28
7.4.5 Fibre reinforced material . 29
7.5 Fatigue strength assessment . 29
7.5.1 Fatigue strength methods . 29
7.5.2 Determination of local stresses . 29
7.5.3 Stress hypothesis for fatigue . 29
7.5.4 S/N curves . 30
7.5.5 Influence on fatigue strength . 30
7.5.6 Partial safety factors for fatigue . 31
7.5.7 Damage accumulation . 32
7.5.8 Bolted joints. 33
7.5.9 Fibre reinforced material . 33
7.6 Fracture mechanics assessment . 33
7.6.1 General . 33
7.6.2 Define objective . 34
7.6.3 Material parameter . 34
7.6.4 Defect model . 35
7.6.5 Structural model . 36
7.6.6 Loading . 36
7.6.7 Strength assessment . 37
7.7 Fracture mechanics-based design . 40
8 Material data for design from testing . 41
8.1 Qualification of material . 41
8.2 Derivation of static strength and impact energy properties (base material) . 41
8.3 Derivation of fatigue strength properties (base material) . 41
8.4 Welded joints . 42
8.5 Cast, forged and steel . 42
8.5.1 Derivation of static strength propertie
...