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。     

波浪作用下海上风电联结变压器动力特性及响应分析

为研究海上风电联结变压器在波浪作用下的振动特性及疲劳安全性能,以某公司生产的联接变压器为依据建立仿真模型,采用线性波理论和Morison方程建立起波浪荷载的加速度时程,对模型进行了动力时程分析。结合雨流计数法,采用S-N曲线和Miner线性累积损伤理论与分析方法对应力薄弱部位进行了疲劳分析。结果表明,在波浪荷载下结构的应力主要集中在升高座与油箱的连接部位,外伸结构如联管的位移较明显,结构在设计寿命期不会疲劳破坏。     

冰激海上风机基础结构疲劳寿命评估

基于Miner线性疲劳损伤累积理论和材料S-N曲线,假定渤海海域冰厚和冰速服从耿贝尔逻辑模型,建立了冰激海上风机结构的谱疲劳寿命评估方法并总结了谱疲劳寿命评估流程,通过对目前海上风机常用的两种基础(单立柱三桩导管架基础和桁架式导管架基础)进行谱疲劳寿命评估,得出冰激单立柱三桩导管架基础和桁架式导管架基础的疲劳寿命分别为55.25年和86.81年,验证了方法的合理性。文章的研究对海上风机基础结构抗冰研究有一定的应用价值。     

交通荷载下岩坡疲劳劣化及其服役寿命研究

基于坡体材料的疲劳试验与边坡结构应力分析,采用S-N曲线与Miner疲劳累积损伤准则进行交通动荷载下边坡疲劳寿命的估计,提出边坡疲劳稳定性分析方法,建立"岩土参数-安全系数-疲劳寿命"关系。研究结果表明,边坡岩土参数与安全系数随着疲劳荷载循环作用而逐渐下降,边坡疲劳寿命的消耗对于岩土参数和安全系数的影响具有初期不敏感,后期敏感度迅速加剧的特征,该特征反映了疲劳破坏的突然性。提出的疲劳安全因子可用来实现边坡工程抗疲劳耐久性设计的量化,实现稳定性与疲劳寿命两方面控制边坡工程的安全性与耐久性。更多还原     

全级配混凝土单轴疲劳特性细观数值模拟

为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行应力分析和疲劳分析,探讨了不同骨料分布、骨料形状及疲劳应力水平对混凝土疲劳性能的影响,并估算了疲劳寿命。结果表明:在阶梯重复荷载作用下,骨料形状和分布对混凝土疲劳寿命影响较小,而疲劳应力水平对疲劳寿命影响较大;圆形和椭圆形骨料混凝土疲劳寿命较高,多边形骨料寿命较低;在疲劳加载破坏过程中,骨料界面先起裂,然后裂纹逐渐扩展贯通,最后导致整个试件完全破坏,可见骨料界面是混凝土中的薄弱部位,其寿命直接影响整个混凝土试件的寿命。研究成果为后续混凝土疲劳性能研究提供了参考。     

混凝土受压疲劳特性及损伤本构模型

基于边界面概念和损伤力学理论，建立了混凝土受压各向异性损伤模型。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内，由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系，确定了疲劳加载中极限断裂面的变化规律。利用变形唯一性假定，得到混凝土疲劳与单调加载的损伤量及应力应变之间的关系，为从全过程研究经历多种形式加载的混凝土性能退化规律奠定了基础。完成了混凝土单调加载、单级疲劳和多级疲劳继而单调加载试验，得到了模型中的参数。经比较，模型计算与试验结果吻合较好。     

漳浦深远海海上风电场负压筒测风塔设计关键技术

负压筒型基础因其海上作业时间短,施工成本低,是一种极具潜力的环境友好型海上风电设施基础。结合漳浦深远海海上风电场水文要素条件和工程地质特点,对测风塔承受荷载进行了分析,对基础结构强度、疲劳特性以及可贯入性等进行的研究均取得了成果。     

碳纤维、钢纤维混凝土低周压抗疲劳特性的试验研究

本文研究了素混凝土，碳纤维混土和钢纤维混凝土在轴压疲劳荷载下的破坏机理，试验研究了碳纤维，不同品种钢纤维，纤维掺量，加载应力水平对于疲劳寿命及能吸收的影响规律，探讨了疲劳累积损伤特性，研究表明，在较低的应力水平下纤维混凝土的疲劳寿命，能量吸收值均比高应力水平时明显增大。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

碳纤维、钢纤维混凝土低周抗压疲劳特性的试验研究

本文研究了素混凝土、碳纤维混凝土和钢纤维混凝土在轴压疲劳荷载下的破坏机理，试验研究了碳纤维、不同品种钢纤维、纤维掺量、加载应力水平对于疲劳寿命及能量吸收的影响规律，探讨了疲劳累积损伤特性。研究表明：在较低的应力水平下纤维混凝土的疲劳寿命、能量吸收值均比高应力水平时明显增大。     

基于疲劳分布的风电场有功控制策略

针对风电场现有的有功控制策略引起的场内各机组疲劳损伤不均匀问题,从风力机的疲劳载荷和疲劳寿命角度出发,借助于雨流循环计数法分析风电场疲劳分布与功率控制的关联,得到机组疲劳分布与运行参考功率的变化规律,从而建立了风电场疲劳优化方程。采用实质编码遗传算法,高效搜索优化方程的最优解。仿真结果表明,该方法在保证风电场有功出力实时跟踪调度机构给定值、且不损失发电量的前提下,改善了场内各机组疲劳的均匀性,延长了风电机组的使用寿命,降低了风电场的维护成本。     

海上张力腿式风机支撑结构疲劳载荷特性研究

采用风机正向设计软件SAMCEF for Wind Turbine(S4WT),考虑风载荷和波浪载荷的联合作用,对海上张力腿式风机支撑结构疲劳载荷进行研究。首先,对支撑结构进行动力响应分析,得到风、浪联合作用下的疲劳载荷时程曲线,并采用雨流计数法得到疲劳载荷谱。然后,基于线性疲劳累积损伤理论求出对应的等效疲劳载荷。最后,分析相同风速下不同湍流强度等级对疲劳载荷的影响。计算结果表明:对支撑结构疲劳寿命影响最大的疲劳载荷为塔基处的倾覆力矩。风载荷和波浪载荷联合作用下的等效疲劳载荷并不是二者单独作用下的等效疲劳载荷的简单线性叠加,而是介于二者之间。湍流强度每升高一个等级,等效疲劳载荷基本上增加10%左右。     

碾压混凝土拱坝破坏形式有限元仿真分析

以某工程碾压混凝土拱坝为例,采用有限元法仿真模拟大坝结构、地基条件、荷载和运行情况(包括意外的荷载和运行情况)等,通过对大坝应力场、位移场、渗流场、抗滑稳定与强度可靠性的计算分析,研究可能导致破坏的原因和破坏形式,确定典型坝体薄弱部位。     

钢筋腐蚀疲劳共同作用机理与寿命预测

为了准确计算钢筋腐蚀疲劳寿命,依据金属力学、电化学、断裂力学的基本原理,对混凝土中脱钝钢筋的腐蚀介质和疲劳荷载共同作用交互机理进行研究,建立脱钝后钢筋在疲劳荷载作用下同时考虑弹性变形、塑性变形和电化学作用的钢筋腐蚀速率模型,在此基础上构建了圆柱形钢筋腐蚀疲劳应力强度因子幅值的计算模型。定量分析了腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值的理论计算模型以及钢筋腐蚀疲劳裂纹扩展模型,提出了腐蚀介质和疲劳荷载共同作用下钢筋寿命预测模式。利用已有文献中钢棒腐蚀疲劳试验结果对本文提出的模型以及寿命预测模式进行验证,结果表明,pH=2.5~12时钢棒腐蚀疲劳寿命计算值与试验值吻合较好,还揭示了疲劳荷载对钢筋腐蚀速度影响规律。     

混凝土结构内锈蚀钢筋的疲劳研究综述

腐蚀环境和反复荷载共同作用下混凝土结构的疲劳问题愈发突出,特别是混凝土结构在荷载作用下产生和发展的裂缝为腐蚀介质提供了快速传输通道,引起开裂区域钢筋局部坑蚀。动态荷载作用下疲劳裂纹在蚀坑底部形成并扩展,导致钢筋脆性断裂,进而导致混凝土构件的疲劳失效。回顾并分析了混凝土裂缝对钢筋疲劳性能的影响、坑蚀钢筋疲劳性能研究进展和基于弱磁效应的钢筋疲劳研究,指出掌握坑蚀钢筋的裂纹扩展行为是进行服役混凝土结构疲劳寿命预测的关键。弱磁效应能够实时地表征锈蚀钢筋的疲劳断裂行为,建立基于弱磁理论的锈蚀钢筋等效裂纹扩展长度和应力强度因子变幅表征方法,是服役钢筋混凝土结构疲劳寿命预测的一个创新方法。     

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。     

应力比对钢纤维高强混凝土梁疲劳寿命影响的试验研究

通过对钢纤维钢筋高强混凝土梁不同应力比的弯曲疲劳荷载试验,研究了试件的疲劳寿命及疲劳强度。根据不同应力比作用下梁试件的疲劳寿命 N ,得出本次试件梁的 S － N 曲线,裂缝开展规律。应用 Miner 理论和科尔顿－多兰（Corten －Dolan）公式进行疲劳损伤计算、疲劳寿命分析及预测,最后采用断裂力学理论分析裂缝开展规律以预测疲劳寿命,并提出裂缝开展宽度计算公式。     

某水闸桩基荷载分担比探讨

传统方法上桩基础水闸底板下桩的根数和尺寸是根据底板底面以上的全部荷载来确定,并未考虑桩间土的作用,造成了一定程度的浪费.为此,以某水闸为例,对水闸桩基础中桩、土、底板荷载分担比进行分析研究,探讨其规律,为设计提供依据.