海上風電機組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析.pdf

1、海上風力發(fā)電作為一項綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè),發(fā)展的同時也伴隨著越來越多的工程實際問題。因此,對海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)體系進行系統(tǒng)地環(huán)境荷載作用下的動力響應(yīng)分析研究具有十分重要的參考價值和工程意義。
　　風、浪荷載是復(fù)雜的海上環(huán)境荷載中兩個重要的組成部分,當其作用在海上風電結(jié)構(gòu)上時會產(chǎn)生比較大的影響。因而首先合理地確定海上風、浪荷載的形式及大小對準確地模擬海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)的受力情況至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上,再針對工程實際問題分析計算海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)在環(huán)

2、境荷載作用下的動力響應(yīng),完成海上風電結(jié)構(gòu)的安全評估。
　　本文依托珠海桂山某海域的實際工程,根據(jù)實測數(shù)據(jù)和工況條件,對海上風力發(fā)電機組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)在風、浪荷載作用下進行動力響應(yīng)分析研究。具體工作包括:
　　首先選用Stokes五階波理論,采用Morison公式模擬波浪海流在順流向?qū)χ谓Y(jié)構(gòu)導(dǎo)管架部分的作用力。計算針對不同波高和流速海況下波浪以最大作用力方式作用于結(jié)構(gòu)物的相位角,將結(jié)果作為用ANSYS軟件對結(jié)構(gòu)進行靜力分

3、析時的輸入條件。求解找到結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最大應(yīng)力部位,并觀察不同相位角的取值對波流荷載作用于支撐結(jié)構(gòu)的影響。
　　之后采用線性濾波法,基于Davenport譜用MATLAB軟件編程對實際研究海域的脈動風進行模擬,比較計算譜與目標譜。將脈動風速時程疊加平均風速得到瞬時風速。將80m高支撐結(jié)構(gòu)塔筒部分均分為20段,利用風壓轉(zhuǎn)換公式把瞬時風速時程轉(zhuǎn)換成作用在塔筒部分的風荷載時程。
　　最后利用有限元法對用非線性彈簧單元模擬樁基與海底土作用

4、關(guān)系的海上風力發(fā)電機組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析;分別將風、浪荷載單獨加載到支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型上,用ANSYS對結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析,比較承受兩種不同荷載的支撐結(jié)構(gòu)節(jié)點位移和單元應(yīng)力;將風、浪荷載聯(lián)合施加在支撐結(jié)構(gòu)有限元模型上,經(jīng)過瞬態(tài)動力計算得到支撐結(jié)構(gòu)位移最大處的位移時程,以及應(yīng)力最大處的應(yīng)力時程,分析比較單獨荷載作用下與聯(lián)合荷載作用下支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。
　　本文主要通過對風、浪荷載單獨作用下支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析,鎖定結(jié)