Este trabalho se trata de uma revisão da adoção de modelos de elementos finitos de casca na análise e projeto estrutural de pás de turbinas eólicas, a partir do estudo de caso da pá da turbina eólica de referência de 10 MW, disponibilizada publicamente pelo Departamento de Energia Eólica da Universidade Técnica da Dinamarca (DTU), com dimensões compatíveis com turbinas offshore. Para se compreender o estado da arte em modelagem por elementos finitos de cascas laminadas, de que se constituem as pás, estende-se o modelo de casca não-linear geometricamente exato previamente implementado no código de elementos finitos Giraffe para aplicação em materiais isótropos a materiais compósitos, a partir da Teoria Clássica da Laminação (CLT). Busca-se, também, uma aproximação entre a teoria da estabilidade de cascas e sua aplicação em elementos finitos, a partir de uma breve discussão teórica e da análise não-linear da estabilidade ao longo do equilíbrio de uma viga-caixão típica. Conclui-se com uma análise comparativa do comportamento estrutural da pá da turbina de referência DTU 10-MW, modelada a partir de elementos finitos não-lineares de viga e casca, seguida da análise não-linear de estabilidade de um caso de carregamento em que se observa a flambagem do bordo de fuga.

This work examines the adoption of shell finite element models in the analysis and structural design of wind turbine blades, based on the case study of the 10 MW reference wind turbine blade openly provided by the Department of Wind Energy from the Technical University of Denmark (DTU), with dimensions compatible with offshore turbines. The geometrically exact non-linear shell model previously implemented in the Giraffe finite element code for isotropic materials is extended to composites based on the Classical Lamination Theory (CLT), aiming for the comprehension of the state-of-the-art finite element modeling of shells. Also, the work aims to approximate the theory of shell stability and its application in finite elements from a brief theoretical discussion and the non-linear stability analysis along the equilibrium of a typical box beam. The work is concluded with a comparative analysis of the structural behavior of the blade of the reference turbine DTU 10-MW, modeled using non-linear beam and shell finite elements, followed by the non-linear shell stability analysis of a load case in which the trailing edge buckles.