海上风电机组基础浪致疲劳分析

给出了海上风电机组基础波浪荷载导致的疲劳损伤计算方法。基于随机波浪理论,依据海浪谱将随机波浪转换为一系列线性波的组合,由Morison方程计算得到波浪荷载并进行线性化。根据线性波浪荷载作用下结构的动力分析,求得结构响应并计算得到频域范围内的结构应力传递函数。根据海浪谱和应力传递函数,进而得到结构的热点应力谱。由某海域的海况分布,依据Miner线性累计损伤准则,通过假定结构长期热点应力分布为短期Rayleigh分布的组合,计算得到结构在设计周期内的累计疲劳损伤。以某单桩基础为例,验证了计算方法的可行性。计算方法对海上风电机组基础的浪致疲劳设计具有参考价值。     

天津渤海湾海上风电勘察问题分析与探讨

海上风电是可再生能源的重要组成部分,“十四五”以来全国多地先后出台政策,海上风电迎来了新的发展机遇。通过分析场区工程地质特点,对渤海湾海上风电勘察过程中遇到的问题进行了分析,从而为渤海湾海上风电勘察工作提供一定指导依据,有利于提高工程建设安全性。     

海上风电基础自震频率及敏感性参数分析

以福建海域某海上风电工程为背景,通过SACS软件对单桩基础结构进行整机有限元模拟分析。分析影响海上风机基础在全生命周期中对频率的影响因素,并分析对比多个工况,用单参数变化的方法得到每个因素对整机模态的影响权重;得到敏感性分析结论,为今后海上风电单桩基础工程的整机模态控制提供相关参考。     

短纤维复合材料疲劳损伤及寿命预报

对短纤维复合材料疲劳载荷作用下的损伤发展进行分析，给出损伤速率方程，并通过实验对损伤发展进行了测量。通过损伤临界值来预报疲劳寿命。     

海上风电机组设备大容量趋势分析

海上风电场建设的难度远远大于陆上风电,相应的建设成本也远高于陆上风电。笔者结合目前海上风电发展现状,以某海上风电场项目为例,对3 MW和4 MW风电机组进行整体经济性对比分析,得出结论:选用大容量的风电机组,可以减少塔筒和基础个数,缩短电缆长度,降低基础施工、吊装成本,节约工程造价。未来海上风电场势必采用更大容量的机组以满足风场需求,降低成本和提高效率。     

海上风电塔架-筒型基础结构流激振动响应分析

从海上风电塔架和基础结构的设计出发,首次通过简化风机叶片和轮毂,并考虑基础和地基的限制作用,建立简化风机-塔架-基础-地基整体模型,分析塔架-钢混组合结构筒型基础的振动特性,并研究该整体模型在风荷载下的流激振动响应状况。既验证了近海滩涂地区采用钢混组合结构筒型基础的可行性,又为海上风电塔架-基础结构的设计、安全鉴定提供重要的参考手段。     

海上风电变径桩基础模态分析

依据江苏某海上风电项目,建立包含土体-变径桩基础-塔筒整体模型,利用附加质量法来模拟海水的影响,并在此基础上进行变径桩基础的模态敏感性分析。计算结果表明,风机基频与叶片3P频率错开度较小,会产生相应共振,且在深水区需考虑海水影响。敏感性分析方面,桩径与壁厚对结构基频为线性正影响,且前者影响更显著;埋深为非线性正影响,且存在一个临界埋深;变径段相对位置与长度对结构基频为负影响,两者影响程度类似,且变径段相对位置对基频的影响会在泥面处发生突变。     

海上风电机组多桩承台基础结构设计与参数优化分析

针对适用于软土海床地基条件的近海风电机组多桩承台基础结构型式,依据相关规范及工程经验,确定多桩承台基础结构尺寸设计原则,分析基础结构设计所应考虑的荷载及荷载组合方式,建立多桩承台基础结构分析模型,对基础结构设计的主要参数进行优化分析,为海上风电基础结构设计提供指导。     

海上风电单桩筒组合基础承载性能有限元分析

为研究海上风电单桩筒组合基础的承载性能,以福建漳浦海上风电场项目为例,利用有限元软件ABAQUS建立了桩-筒-土三维模型,分析了不同模型尺寸对基础承载性能的影响,并根据分析结果对组合基础进行优化。结果表明：增加桩体直径、桩体入土深度、筒体直径、筒顶板厚度、分仓板数量均可增强结构的承载性能,但实际工程设计时,需要结合施工及造价条件合理选择尺寸参数;结构优化后的桩-筒组合基础比超大直径单桩基础更经济、可行。研究成果可为海上风电场设计提供参考。     

海上风电吸力桶导管架基础施工技术研究

以大连庄河海上风电项目为例,开展了对海上风电吸力桶导管架基础施工工艺、沉贯安装关键技术及施工过程中的监测内容、监测方法及精度控制等深入研究,提出了对测量精度、质量检验与验收的要求与注意事项.解决了海上风电吸力桶导管架基础施工诸多技术问题,可供类似工程借鉴.     

近海风电筒型基础风机结构地震 动力响应分析

为研究近海风电筒型基础风机结构的地震动力响应,基于ABAQUS软件的UMAT平台嵌入了能够反映土体非线性与滞后性的等效线性动本构模型,考虑土—结构相互作用（soil-structure interaction, SSI）,针对国内某近海风力发电系统构建“桨叶—塔架—筒型基础—土体”的有限元—无限元耦合分析模型,在静力分析的基础上采用时域分析法对其进行动力响应分析。研究表明,SSI效应会降低结构的自振频率;在地震动作用下,该风机高塔结构水平向加速度响应在塔架2/3高度附近处最大,竖向加速度响应则沿塔架高程一直增大,且其放大效应强于水平向。     

黏土地基近海风机桶形基础累积变形研究

基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法。在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2 MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率。计算结果表明,风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求。     

单桩基础海上风力机遭遇船舶撞击的动力响应分析

为研究单桩基础海上风力机遭遇船舶撞击的动力响应特性,建立基于国内某单桩柱式的3MW风力机与船舶碰撞模型,运用显式动力学理论并结合非线性有限元方法,通过LS-DYNA模拟5000t船舶以不同速度撞击风力机过的动力响应过程。结果表明:碰撞持续的时间和最大接触力随着速度的增加而增加;碰撞结束后,船舶回弹动能与初始动能之比随着速度的增加而减少,但结构变形能与初始动能之比随着速度的增加而增加;当船舶速度为2 m/s时,碰撞主要为塑性碰撞,撞深为0.675 m,塔顶风力机最大位移和加速度分别为2.3 m和29 m/s~2。     

海上风机三桩基础与上部结构动力响应分析

基于ANSYS有限元平台,建立了海上风机三桩基础与上部结构一体的三维模型;采用Block Lanzcos法进行模态分析,得到风机结构的各阶模态振型,确定了结构的振动特性;并结合模态分析结果,考虑周期性波浪荷载的作用,对结构模型进行了瞬态动力分析。结果表明:海上风机三桩基础与上部结构模态振型较容易表现为弯曲形式,结构的抗弯性能要求较高。在波浪荷载作用下各关键部位的位移与应力时程曲线随时间的变化规律都表现为周期性波动,但又存在差异。对于位移时程曲线,离基础越远的部位,其位移幅值越大,波动非线性特性也越明显;对于应力时程曲线,应力幅值主要位于立柱顶端,即立柱与塔筒连接部位。波浪荷载对结构的受力和变形影响较大,不容忽视。     

近海风力发电机桩基础的动力学分析

针对近海风电桩基础的动力学问题,结合实际工程,采用数值软件对独桩基础、导管架基础和高桩墩台基础进行模态和时程分析,得到3种基础的振型图、固有频率、周期及其位移响应曲线.通过分析可知,经过1个周期后3种基础进入稳态振动;同时发现高桩墩台基础的动力放大系数高于独桩基础和导管架基础,但是放大后的位移仍小于后两者,约为它们的一半,因此从风电基础对变形要求的角度考虑,高桩墩台是最理想的近海风电基础.     

基于灰色理论的海上风电机组齿轮箱故障模式及影响分析

针对传统方法未能考虑海上风电机组进行故障模式及影响分析的不确定性、无法得到准确的故障模式及其风险等级的缺陷,采用模糊方法和灰色理论能够为其运行维护期间的状态评定和预防性维修提供理论依据。采用模糊术语集描述故障模式及影响分析方法中的三个基本变量——发生概率、严重程度和探测度,并选择三角模糊数进行模糊语言术语的定量计算和隶属函数的反模糊化,计算所有故障模式的灰色关联度,考虑故障模式的各决策因素之间的相对重要度,从而进行风险排序。以海上风电机组齿轮箱为例的分析结果表明,计算模型比传统方法更能准确辨识海上风电机组故障,优化维修资源的配置。     

基于调度线的水库多目标可供水量计算方法与应用

针对我国水源工程功能转换这一趋势,提出以水库供水调度线为控制,采用长系列等流量调节计算,建立以满足不同用户保证率为目标的可供水量计算分析方法。以三亚市赤田水库为例,通过长系列操作计算,确定同时满足生态环境需水、城镇供水、农业灌溉等多目标多保证率要求的水库最大可供水量,并分析城镇可供水量与用户保证率的变化关系和水源功能变化对设计供水能力的影响。该方法具有一定实用性和通用性,可为水库可供水量的计算提供参考。     

基于桩筒复合基础海上风机振动特性分析

海上风机所处环境复杂,在风、波浪等随机动载作用下易发生共振破坏。为研究采用桩筒复合基础海上风机的振动特性,选择合理的基础设计参数,利用有限元软件ABAQUS进行海上风机整体建模,采用Block Lanczos方法进行模态分析,同时将所得自振频率与外荷载频率进行对比研究,并分析不同基础形式与不同基础约束条件下的风机整体振动特性。研究发现:前2阶水平弯曲频率与第3阶扭转频率为判断风机整体共振的主要频率;与单桩基础相比,桩筒复合基础能够有效增加风机抵抗水平荷载的能力,且在该设计参数条件下风机能够避免共振的发生;在基础设计时,应考虑桩土相互作用(PSI)的影响。     

近海风机基础-塔架结构体系振动监测与动力响应分析

我国东部近海区域目前建设的风电场基本均采用桩基结构,桩基一塔架结构体系是典型的细长高耸结构,在复杂海洋环境载荷作用下具有明显的动力性质、随机性质和非线性性质。本文结合江苏响水近海试验风机长期的桩基础一塔架结构体系振动监测数据,分析了结构体系振动与风、浪等环境荷载的相关性,结果表明：振动加速度与风速均方差存在明显的相关关系,塔架顶部的振动加速度随均方差的增大而增加;建立模型进行了动力有限元计算分析,计算结果较好反映了响水近海试验风机不同工况的动力响应。研究成果具有一定的工程应用价值,可为海上风机基础设计提供参考。     

海上风电场单桩基础锥体结构冰荷载显式动力分析

针对渤海某 3MW 单桩式海上风电场进行了抗冰锥结构设计,并通过 LS－DYNA 软件对直立桩结构及加装的锥体结构冰荷载进行显式动力分析。通过分析冰排在直立桩和锥体结构前的破坏模式及破坏特点,获得冰力时程曲线及冰力值,将有限元分析结果与规范公式的计算结果进行对比分析。通过改变抗冰锥锥角,研究不同锥角情况下结构冰荷载的变化规律。结果表明,直立桩冰荷载数值分析结果与规范公式计算结果较为接近,锥体结构冰荷载数值分析结果与 Ｒalston 公式计算结果相差较小,冰荷载水平分量随锥角的增加而显著增大,而竖向分量则随之降低。显式动力分析结果可为单桩式海上风电结构抗冰锥冰荷载估算及锥体结构尺寸优化提供参考。