IEC 61400 — CAE用語解説

IEC 61400は風力タービンの設計・試験・認証に関する国際規格群だよ。「61400」の後にハイフンと番号が付いて、61400-1が設計要求事項、61400-2が小型風車、61400-3が洋上風車の設計条件、61400-13が機械的荷重の計測、というように20以上のパートに分かれているんだ。風力業界では「この規格に適合しないと型式認証がもらえない」というレベルで必須の存在だよ。

一番重要なのは61400-1だね。ここで設計荷重ケース（DLC: Design Load Case）が定義されていて、正常運転、極値風速、故障時、組立・保守時など数十の荷重条件が規定されている。CAEエンジニアはこのDLCに従ってエアロ弾性シミュレーション（BlastedやOpenFASTなど）を回して、各部の荷重時刻歴を算出するんだ。

まず極値荷重で静的強度評価をやる。それからレインフロー法で荷重サイクルを数えて、S-N曲線やマイナー則で疲労寿命を評価する。風車は20〜25年の設計寿命が要求されるから、疲労評価は本当にシビアだよ。ブレード付け根のボルト接合部なんかは、疲労が設計を支配することが多い。

さすがに全部は無理だから、風速ビンごとに代表的な10分間シミュレーションを複数回実行して、統計的に20年分の荷重スペクトルを外挿するんだ。風速の出現確率はワイブル分布で表される。このあたりの統計処理もIEC 61400-1に規定されているよ。

まずはこれが必須だね。

それが正解。DLCは数が多いから、まず認証機関が重視するケース（DLC 1.1やDLC 6.1など）から優先的に取り組むと効率がいいよ。