考虑土-结构相互作用的海上风力机结构振动控制研究EI北大核心CSCD

利用耦合线性弹簧模型模拟桩基础和土体之间的相互作用,基于海上风力机整体结构耦合运动模型开发了可考虑土-结构相互作用的固定式海上风力机结构振动控制程序。选取5-MW单桩基础海上风力机为研究对象,基于不同边界条件样本风机动力反应特性完成了机舱位置调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)参数设计;基于海上风力机结构时频域响应变化规律及控制率揭示了TMD的减振机理及土-结构相互作用对于减振效果的影响。通过对比得出:考虑土-结构相互作用对海上风力机结构调谐质量阻尼器设计至关重要。     

海上风电风机制造质量标准化的研究和实践

随着国内海上风电行业的兴起和发展,一批海上风电风机供应相继建立。但国内海上风电风机缺乏具体、统一的制造质量标准,早期海上风电风机出现较多质量问题。本文介绍了采购方牵头研究风机制造典型质量问题,制定制造质量标准化。提升了风机制造质量水平和效率,保障了项目进度,为后续工程质量管理和海上风电风机行业标准化可行性研究提供参考。     

基础冲刷对海上风电场塔架支撑系统动力特性的影响分析

针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体的复杂作用的特点,建立三维有限元数值模型,开展不同海床冲刷深度条件下支撑系统结构的动态特性,探讨其变化规律,为海上风力机支撑系统的动力稳定设计提供科学依据。     

基于CMSE理论和小生境遗传算法的结构多损伤检测方法研究

本文提供了一种基于交叉模态应变能简称CMSE（cross modal strain energy）和小生境遗传算法的结构多损伤位置和严重程度的有效检测方法。交叉模态应变能方法可以使用完好结构和损伤结构的任意一阶模态信息，并且可以使用极少量（例如只用一阶测量模态）的测量信息。不仅与传统的模态应变能方法相比有了很大的改进，而且对实际检测过程中的信息测量降低了要求。在损伤位置的检测中引入了小生境遗传算法，降低了计算量，提高了检测效率，有利于大型复杂结构的损伤位置检测。复合材料机翼盒段算例结果表明，CMSE方法与小生境遗传算法相结合是检测结构多损伤的有效方法之一。     

结构损伤对固有模态的影响及诊断

通过引入损伤诱导矢量,作者构造一种基于模态测试数据诊断结构损伤的新方法。利用损伤诱导矢量能迅速排除无损伤元素,缩小识别范围。通过计算损伤诱导矢量与它的最佳矢量之间的距离识别损伤位置,通过计算结构刚度和质量的损失确定损伤程度。该方法计算量小,能诊断结构的微小损伤。文中以浅拱为例,分析了损伤位置及程度对固有频率的影响,给出各种损伤情况下的诊断结果,以说明其有效性。     

三桩基础海上风机整体结构的共振分析

该文对三桩基础的海上风力发电整体结构进行了共振分析。通过有限元软件ANSYS,建立了海上风机整体结构的有限元模型,进行了模态分析,得到了前十阶的自振频率和固有振型。然后分析了引起结构振动的主要振源,计算了这些振源的振动频率,将其与海上风机整体结构的自振频率进行了共振分析。结果表明各种主要振源不会引起海上风机整体结构的共振。     

考虑桩-土-结构相互作用的结构振动控制研究

在Penzien模型的基础上,建立了考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的计算模型,推导了其主动控制方程,分析了PSSI对结构控制的影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明:考虑PSSI,结构地震响应有所加大,控制效果有所降低,最大控制力增大;在一定范围内,土的剪切波速、桩的截面惯性矩以及上部结构的基本周期对结构的主动控制有着显著的影响。     

复杂结构损伤检测的分段小波变换法

小波变换由于具有表征信号局部特征的能力,很适合探测信号中的反常成分,因此已越来越广泛的应用于简单结构的损伤检测。但对于工程中常见的复杂结构,转折点的存在却限制了小波变换的应用,尤其是难以检测到转折点处的损伤。该文采用将复杂结构分段化的方法来模拟海上自升式平台的两种损伤工况,经合理地选取模态类型,成功地检测到了此种复杂结构的多损伤情况。为了避免采用分段方法后因边界效应而引起的伪破坏,该文引入了模态扩展方法。对结构的模态进行扩展处理后,可准确地检测到结构端部或转折处发生的破损。     

渡槽桩-土-槽墩相互作用模型模态实验研究

通过采用自制的传感器布设装置,把加速度传感器放入钢管桩内,采用子结构技术把结构分为两个子结构,对打入实际土层的钢管桩进行了横向位移模态的测试,同时,对槽墩也进行了模态测试实验。实验结果表明槽墩与桩有着相同的自振频率,并且组合形成了桩-槽墩系统振动模态。采用大型通用有限元软件ABAQUS进行了桩-槽墩系统的自振特性分析,有限元计算中对桩-土相互作用采用了简化模拟的方法,计算结果与试验结果基本吻合;并同刚性地基模型进行比较,其结果显示,在渡槽的设计中不能忽略桩-土相互的作用。     

长期水平荷载对单桩式海上风机结构自振频率的影响分析EI北大核心CSCD

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模型考虑长期循环荷载引起的地基刚度变化,建立了单桩式海上风机结构自振频率的简化计算方法,利用实际工程和数值模拟验证了方法的可行性。最后通过开展参数分析,探讨长期循环荷载大小、加载次数对海上风机结构自振频率的影响规律;结果表明,循环荷载的增大、加载次数的增加会导致海上风机结构体系自振频率较小,风机结构体系的自振频率应偏移1P;该方法可以评估长期循环荷载下单桩式海上风机结构自振频率的变化,为近海风机结构自振频率的设计提供参考。     

梁裂缝损伤检测的模态应变能法及试验研究

结构裂缝存在将使其局部刚度减少,而局部刚度下降与其固有频率变化紧密相关。应变能对局部损伤较固有频率更为敏感。把结构遭受裂缝损伤的应变能变化量作为损伤指标,提出一种全新的无损裂缝识别方法。并把影响损伤指标因素与假设检验相结合,利用参数假设检验进行识别结果验证。用简支梁模型进行模态试验,将梁损伤前、后的模态参数提取,并用该方法进行裂缝位置及裂缝深度参数的识别。结果表明,该损伤检测方法识别结果精度较高,将其用于裂缝损伤检测是可行的。     

土-结构动力相互作用对隔震结构影响的模态分析方法

本文将频域模态分析方法推广到土－结构动力相互作用对基础事震结构的影响分析下。基于上部结构固定时具有正则型的假设下,推导了地震激励作用下,土－结构动力相互作用对基础隔震结构影响的频域模态分析的步骤。算例表明,采用低阶模态进行计算,得到较高精度的分析结果的同时,可以有效地减少计算时间。     

基于敏感性分析的周期结构损伤检测

介绍了一种基于敏感性分析的周期结构损伤检测方法的基本原理。首先得到了具有单一损伤的周期结构固有频率的一般表达式,并运用在不同单元出现损伤时的第一阶自振频率的近似值形成特征值敏感性矩阵;然后通过求解一组基于上述特征值敏感性矩阵的线性方程,识别出结构损伤位置和大小;针对大型结构可能出现多处损伤的特点,文章最后还介绍了一种方法,它不仅能改善计算精度,而且能提高计算效率。理论分析和数值结果表明周期结构自振频率对不同位置损伤的敏感性仅仅与结构单元数目和损伤位置有关,基于敏感性分析的方法能够准确识别出结构的损伤。     

考虑温度梯度的模态应变能法海洋平台损伤检测研究

针对导管架式海洋平台,研究了海水温度梯度对结构整体损伤检测方法之一的模态应变能法的影响。以一个导管架平台为模型,考虑温度对钢材弹性模量的影响,建立了该平台在模拟的海水温度梯度下的有限元模型。通过使用模态应变能法对该模型进行损伤检测,总结了温度梯度对基于模态应变能法的海洋平台损伤检测的影响规律。结果表明温度梯度会使该方法损伤定位能力变弱,对结构冗余度越大的构件影响越大;同时会使损伤程度识别精度降低,构件结构冗余度越大、损伤程度越小,影响越大。     

薄板损伤检测的高斯曲率模态差方法

采用结构损伤前后振动的曲率模态差来检测薄板结构的损伤,引入微分几何理论中曲面上一点的高斯曲率概念,通过该点上两个主曲率求其高斯曲率,同时用中心差分求解薄板结构损伤前后的曲率模态值,利用其差值确定薄板的损伤位置,进而确定损伤程度。数值仿真的损伤检测算例表明,曲率模态检测方法的损伤识别精度令人满意。     

基于契贝雪夫多项式曲率模态在结构损伤检测中的应用

曲率模态在结构损伤检测中具有对结构损伤部位非常敏感的特性。从而曲率模态计算的准确度是影响检测结果的重要因素。传统方法主要是运用中心差分法求解曲率模态，由于中心差分法的计算精度依赖于测点分布的紧密程度，这样就使结构检测结果具有很大的误差。函数按契贝雪夫多项式展开式具有很高的逼近特性。本文运用这种特性提出板类结构损伤检测的曲率模态算法——契贝雪夫多项式逼近算法，构造板类结构振型的契贝雪夫多项式函数，对该函数进行求二阶偏导得到x和y方向的曲率模态，进而求出结构损伤前后的曲率模态差，为结构损伤检测提供可靠的数据，从而达到良好的检测效果。     

改进的台风下单桩海上风机易损性分析方法及应用EI北大核心CSCD

提出了一种改进的台风作用下单桩海上风机易损性分析方法,该方法包括:进行台风模拟,根据模拟台风确定单桩海上风机处的风浪强度指标;将风浪荷载施加在单桩海上风机上,在考虑荷载随机性的情况下得到风机塔筒和桩基的响应极值概率分布曲线;基于非线性屈曲分析得到风机主要构件的承载力概率分布曲线;结合风机主要构件的屈服和屈曲等承载力概率分布曲线,求得单桩海上风机在屈服或屈曲模式下的破坏概率。同时结合江苏某风电场的风浪特性对某5 MW风机进行了风致易损性分析。分析结果可为提升海上风机抗台风风险能力提供参考。     

基于应变模态分析的桁架结构损伤检测

选用桁架结构作为研究对象,应用应变模态分析方法对桁架结构的损伤进行检测。由位移模态振型推导应变模态进而用应变模态差值作为桁架结构损伤检测指标,提出了一种基于3σ准则的损伤阈值。通过应变模态差值与损伤阈值的对比来判别损伤有无并对损伤进行定位,用损伤前后应变差值的突变大小来初步确定桁架结构的损伤程度。对一具体桁架结构的单处和多处不同程度损伤工况,结合有限元软件进行了数值模拟。实际桁架的损伤检测实验验证了该方法的有效性。     

信噪比对海洋平台整体损伤检测影响

以海洋平台结构整体损伤检测中的测量噪声作为研究对象,提出损伤单元模态影响系数的概念。通过一系列冲击激励的物理模型试验,采用基于局部测量的模态应变能法,分析振动信号信噪比和损伤单元模态影响系数对损伤检测的影响规律。试验结果表明当模态影响系数较大(大于5)时,用很小的信噪比数据就可以准确识别出损伤单元位置和损伤程度;当系数较小(小于0.5)时,用最大的信噪比数据也无法准确识别;当系数为临界值(0.9～1.5)时,信噪比对结果影响较大,只有信噪比较大(大于20)时,才能准确识别损伤位置,当信噪比小到一定值(小于10)时,损伤定位和损伤程度评估均无法实现。     

基于分形的结构损伤检测方法

将分形维数用于结构损伤检测。研究结果表明,结构不同状态下的振动信号的分形维数有明显的不同,可以将分形维数作为结构损伤检测的特征量,为结构的损伤检测技术提供了一个新的分析方法。