風浪聯(lián)合作用下的海上風機支撐結(jié)構(gòu)頻域疲勞分析.pdf

1、海上風能資源豐富、區(qū)域廣闊，是風機安裝的理想場所。支撐結(jié)構(gòu)是海上風機的主要承載部件，長期遭受隨機波浪和風載荷的聯(lián)合作用，易于產(chǎn)生疲勞破壞。本文對風浪聯(lián)合作用下海上風機支撐結(jié)構(gòu)的疲勞問題進行了研究，改進了快速疲勞評估的頻域方法。以3MW導管架式海上風機支撐結(jié)構(gòu)為研究對象，利用多輸入線性系統(tǒng)理論，提出了多分量風載荷作用下結(jié)構(gòu)熱點應力功率譜密度函數(shù)的計算方法。并利用SACS軟件得到了波浪譜作用下結(jié)構(gòu)熱點應力的功率譜密度函數(shù)。繼而基于譜疊加理論

2、得到了結(jié)構(gòu)總應力功率譜密度函數(shù)，結(jié)合譜疲勞統(tǒng)計方法與風浪散布圖，可以得到結(jié)構(gòu)的總損傷。該方法簡便有效，可用于風機支撐結(jié)構(gòu)疲勞的快速評估。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究了海上風機譜疲勞分析方法，分別從風載荷以及波浪載荷兩個方面對結(jié)構(gòu)熱點應力的功率譜密度函數(shù)的計算方法進行了研究，并對多載荷作用下第一主應力的線性問題進行了討論。
　　(2)以導管架式支撐結(jié)構(gòu)為研究對象，通過Bladed軟件，計算了風譜下的風機輪轂中心受到的載荷

3、譜，并用ANSYS軟件計算了單位載荷作用下的結(jié)構(gòu)點應力響應，最終給出了風譜作用下支撐結(jié)構(gòu)的應力譜密度函數(shù)的計算方法，包括DNV疊加法、復頻響應-主應力法、復頻響應-應力分量法，并討論了載荷相關(guān)性與結(jié)構(gòu)阻尼對應力響應的影響。此外，利用SACS軟件計算了波浪譜作用下結(jié)構(gòu)的應力譜密度函數(shù)，
　　(3)討論了功率譜密度函數(shù)疊加理論的合理性，將風浪單獨作用下的功率譜密度函數(shù)疊加得到了聯(lián)合作用下的總應力功率譜密度函數(shù)。
　　(4)利用不