2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、現(xiàn)代大型風力機塔架采用薄殼型筒狀高聳結(jié)構(gòu)(以下簡稱塔筒),高度近100m,底部直徑在5m以上,壁厚不到直徑的1/100,屬于典型的細長薄殼結(jié)構(gòu)。塔筒底端固定,頂端自由且承受機艙和風輪的重力和氣動載荷,該結(jié)構(gòu)形式容易發(fā)生振動和失穩(wěn)。隨著機組的單機容量不斷增大,重量和外型尺寸隨之增大,塔筒的高度也隨之增加,作用在塔筒上的重力載荷和氣動載荷交變性和時變性更加顯著。近年來,塔筒在風電機組運行過程中倒塌或失穩(wěn)的事故時有發(fā)生。因此,塔筒結(jié)構(gòu)動力學和

2、穩(wěn)定性研究對風電機組的可靠性和安全性至關(guān)重要。
   本文以某2.5MW風力機塔筒(φ5.8m×φ3.2m×95.2m)為研究對象,運用理論分析和數(shù)值模擬方法研究了塔筒的動力學特性、疲勞、屈曲穩(wěn)定性??紤]到風是風力機機組運行過程中主要的載荷源,由風產(chǎn)生的氣動載荷是塔筒動力響應、疲勞和屈曲穩(wěn)定性的直接原因。首先,參照IEC標準對風況及風速分布進行理論分析,并借助風力機專門軟件GHBladed模擬風速的概率分布以及風湍流分布情況;其

3、次,從理論上分析了機組各部件的載荷,主要是風輪所受的氣動載荷,參照德國勞埃德船級社規(guī)范(GL2010)和Bladed原理手冊,運用風力機專門軟件GHBladed模擬機組在各種工況(啟動、正常發(fā)電、緊急剎車、停機等)下的載荷,并將氣動載荷通過坐標變換等效轉(zhuǎn)換到塔筒頂端;最后,將模擬所得到的載荷施加到ANSYS塔簡分析模型上進行動力學及動態(tài)響應分析、疲勞分析和屈曲穩(wěn)定性分析。在研究過程中,得出了一些結(jié)論,總結(jié)如下:
   (1)在風

4、力機塔筒的結(jié)構(gòu)動力響應中,低階模態(tài)占主要地位,高階模態(tài)對響應的貢獻很小,階數(shù)越高,其貢獻就越小。而且,由于結(jié)構(gòu)阻尼的作用,響應中的高階部分衰減也很快,故高階模態(tài)可以忽略不計;
   (2)塔筒頂端機艙和風輪的總質(zhì)量對塔筒的彎曲振動頻率有較大影響,塔筒的振動頻率隨頂端質(zhì)量的增大顯著降低;
   (3)塔筒在機組運行過程伴隨著瞬態(tài)動力學響應過程,來自風速變化和運行工況下的動載荷對塔筒產(chǎn)生巨大的瞬態(tài)應力和變形,其瞬時值遠大于響

5、應的疊加值,對塔筒產(chǎn)生瞬時沖擊,易造成塔筒損壞;
   (4)在切出風速和額定風速條件下,塔筒損傷陣列主要集中在低應力副區(qū)域,不足以造成塔筒的失效;而在極限風速(70m/s)條件下,塔筒在高應力副區(qū)損傷較大,對塔筒的產(chǎn)生損傷破壞;
   (5)軸壓載荷以及風輪傳遞給塔筒的橫向載荷對塔筒的屈曲失穩(wěn)起主要作用;塔筒為缺陷敏感型結(jié)構(gòu),底部開設(shè)門洞塔筒的屈曲性能有很大影響,相同載荷情況下,圓弧形門洞比矩形門洞有更好的屈曲性能;沿

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