海上三浮筒式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)強(qiáng)度與疲勞壽命分析.pdf

1、深海海域風(fēng)能資源較近海區(qū)域豐富，而傳統(tǒng)近海固定式風(fēng)機(jī)只能適用于近海淺水區(qū)域，無(wú)法向更深海域發(fā)展，因此海上浮式風(fēng)機(jī)的出現(xiàn)為深海風(fēng)力發(fā)電提供了可能。海上浮式風(fēng)機(jī)與海洋平臺(tái)的不同之處在于浮式風(fēng)機(jī)在正常發(fā)電情況下還會(huì)受到風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)載荷的作用。在整個(gè)服役期間波浪載荷及風(fēng)機(jī)載荷等引起的交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較高，極易引發(fā)浮式基礎(chǔ)疲勞損傷，而以往對(duì)風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)疲勞壽命的研究常常忽略或簡(jiǎn)化風(fēng)機(jī)載荷，與實(shí)際情況并不相符，因此開(kāi)展考慮動(dòng)態(tài)風(fēng)機(jī)載荷和波浪載

2、荷等外載荷共同作用下的浮式基礎(chǔ)疲勞壽命研究，對(duì)更好的評(píng)估海上浮式風(fēng)機(jī)疲勞壽命具有重要意義。
　　本文以某三浮筒式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為研究對(duì)象，首先開(kāi)展了極端環(huán)境下風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)總體強(qiáng)度研究；然后建立三浮筒式風(fēng)機(jī)多體動(dòng)力學(xué)模型對(duì)風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了共振分析，并計(jì)算風(fēng)機(jī)載荷；在此基礎(chǔ)上開(kāi)展動(dòng)態(tài)風(fēng)機(jī)載荷和波浪載荷等外載荷聯(lián)合作用下的瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)應(yīng)力時(shí)間歷程曲線；最后編制雨流計(jì)數(shù)程序，并對(duì)浮式基礎(chǔ)進(jìn)行疲勞壽命分析。本文的主要研究工作及

3、結(jié)論如下：
　?。?）基于長(zhǎng)期預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)波法，開(kāi)展了極端環(huán)境下風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)總體強(qiáng)度研究，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。結(jié)果表明：三浮筒式基礎(chǔ)在極端環(huán)境下的總體強(qiáng)度滿足要求。
　?。?）建立三浮筒式風(fēng)機(jī)多體動(dòng)力學(xué)模型，采用模態(tài)分析法對(duì)三浮筒式風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了共振分析，并計(jì)算了正常發(fā)電情況下風(fēng)機(jī)受到的動(dòng)態(tài)風(fēng)機(jī)載荷。結(jié)果表明：三浮筒式風(fēng)機(jī)固有頻率有效避開(kāi)了風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，不會(huì)發(fā)生共振；計(jì)算所得動(dòng)態(tài)風(fēng)機(jī)載荷為后續(xù)瞬態(tài)響應(yīng)分析提供了基礎(chǔ)。
　　

4、（3）采用動(dòng)力學(xué)瞬態(tài)分析完全法進(jìn)行風(fēng)機(jī)載荷、波浪載荷、風(fēng)載荷和流載荷共同作用下的瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到浮式基礎(chǔ)隨時(shí)間變化的應(yīng)力和應(yīng)變等。結(jié)果表明：不同時(shí)刻下結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力出現(xiàn)位置不同，但高應(yīng)力區(qū)域均出現(xiàn)在撐桿與下部浮筒連接處。
　　（4）基于三浮筒式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)瞬態(tài)響應(yīng)分析得到的應(yīng)力時(shí)間歷程曲線，編制雨流計(jì)數(shù)程序進(jìn)行計(jì)數(shù)，結(jié)合S-N曲線和線性疲勞累積損傷理論計(jì)算各熱點(diǎn)處的疲勞壽命。結(jié)果表明：在動(dòng)態(tài)風(fēng)機(jī)載荷、波浪載荷、風(fēng)載荷和流載荷共同作用