磁流变阻尼器对近海风机的半主动控制研究

针对近海风机在地震动及风荷载联合作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变阻尼器及模糊控制算法的半主动振动控制模型,研究了阻尼控制力与其构件参数之间的关系,并通过 Simulink 仿真模型对近海风机在地震荷载和风荷载作用下的振动控制进行了分析。计算结果表明,采用磁流变阻尼器能够有效的减小风荷载和地震荷载作用下近海风机结构的加速度和位移反应。     

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。     

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。     

近海风机基础结构型式研究

结合东海某近海工程区域的基本地质条件进行风机基础型式的研究,确定支柱固定式基础较为适合该区域的地质条件,并结合3 MW风机机型的参数,对支柱固定式基础进行了静力和动力结构计算分析,研究成果可为我国近海风机基础的设计提供参考.     

响水风电场风机基础管桩沉桩引起的海堤变形及振动分析

介绍了响水风电场在海堤内侧风机基础管桩施工时的海堤监测方案,通过沉桩施工过程的海堤水平和竖向位移监测、振动监测以及海堤建筑设施的巡视检查等措施,对桩基施工引起的海堤变形及振动进行实时监测,确保了海堤在管桩施工期间的安全性.     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析

本文基于行波法结构振动反应的基本方程，采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态，用动接触方法模拟了糯扎渡水电站进水口整体塔群在地震作用下的响应和相邻塔段之间的相互作用。实例计算表明，对于大跨度高耸结构，地震行波效应对塔体动力反应存在一定的影响，设计中需给予考虑。考虑行波效应时塔段之间分缝张开，而且有塔段碰撞现象。考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大，对应力分布及最大值也影响不明显。     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析及碰撞研究

摘要：大型水电站进水塔塔群横向跨度大，地震空间效应会对塔群产生影响，工程界十分关注，真实模拟塔群结构对地震行波效应的响应也是计算分析的一个难点。本文采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态，用动接触方法模拟相邻塔段之间相互作用。计算表明对于大跨度高耸结构，地震行波效应对塔体动力反应有存在一定的影响，设计中需给予考虑；考虑行波效应时塔段之间分缝张开、而且有塔段碰撞现象；考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大，对应力分布及最大值影响不明显。     

地震作用下海上风机TMD控制

基于叶素动量理论、莫里森方程以及结构动力学基本理论建立了地震、风以及波浪荷载联合作用下的海上风机运动控制方程;依据风机运动控制方程在FAST中添加地震荷载计算模块建立了上述荷载作用下的海上风机整体耦合分析模型;依据整体耦合分析模型得到地震荷载作用下的海上风机动力反应特性。依据地震作用下的海上风机结构反应动力特性确定TMD的布置方案,并对不同TMD控制方案下海上风机结构的动力特性进行了分析。结果表明,TMD方法能够有效地降低机舱位置的加速度反应时程,但由于各位置加速度反应控制频率的差异,TMD并不能全面地降低风机机舱的加速度反应; TMD控制在不同地震波下对风机基础反应的控制效果有显著差异。     

桩径对山区输电线塔基础抗震性能影响分析

西南山区越来越多的输电线塔建立在倾斜的陡坡之上,并且大多要穿越高烈度地震区。其中,桩基础因具有良好的抗震性能,在山区输电线塔基础设计中被广泛采用。而针对山区陡坡地形地貌的复杂情况,对其输电线塔桩基础的抗震性能研究较少,其中桩径对山区输电线路桩基地震反应有什么影响,还不清楚。采用FLAC3D数值分析软件,以西南山区典型输电线塔桩基础为研究对象,运用时程分析方法,对1.4 m到2.6 m不同桩径进行桩基的动力计算。通过有限元模拟,分析了桩径对桩基础地震动力响应的变化情况,探讨桩径对山区输电线路桩基抗震性能的影响。研究结果表明:随着桩径的增大,桩身水平、竖向峰值加速度和水平位移均呈减小的趋势,而桩身竖向位移和桩身内力随桩径的增大而逐渐增大。     

脉动压力谐响应和时程分析的差异性研究

谐响应分析和时程分析是研究水电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应时最常用的2种方法。为分析2种方法的差异性,采用谐响应分析法和时程分析法计算了同一抽水蓄能电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应。对2种方法计算的厂房结构振幅、振动速度、振动加速度和动应力进行对比分析,从而分析2种计算方法的差异性。结果表明:采用谐响应分析法计算的振幅、振动速度和振动加速度的均方根值大于时程分析的计算结果,但峰值小于时程分析的计算结果;厂房结构动应力数值不大,两者的计算结果差别不大。能够获得脉动压力时程资料时,应尽量采用时程分析法计算动力响应;缺乏脉动压力时程资料时,谐响应法也可用来分析动力响应。     

环境荷载联合作用下海上风电结构动力响应分析

为研究海上风电结构在复杂的海洋环境中承受环境荷载(风、波、冰、流)的联合作用时,结构产生的剧烈的动力响应问题。文章以三脚架基础海上风电结构为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立其整体模型并进行荷载(风、波、流和风、冰、流)联合作用下的静力校核,通过对环境荷载联合作用下的三脚架基础海上风电结构进行瞬态分析,掌握其动力响应的特性及规律。结果表明:三脚架基础结构的一、二阶自振频率均为0.285Hz,在所选风机允许的频率范围内,可以保证整体结构不会与风机转动发生共振;风荷载在风、波、流荷载联合作用下主导控制结构响应的稳态波动,冰荷载在风、冰、流荷载联合作用下主导控制结构的稳态振动过程;塔筒顶端呈现的位移和加速度响应均远大于三脚架基础顶端;环境荷载联合作用下结构动力响应是环境荷载单独作用下动力响应叠加的结果。     

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。     

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。     

单桩基础抗冰锥设置引起波浪载荷增幅研究

我国渤海及黄海北部海域海洋环境复杂多变,冰载荷及波浪载荷同时成为风电风机桩的控制载荷。工程中一般安装抗冰锥体结构以提高其抗冰性能。然而抗冰锥的设置加大了基础的水线面面积,波浪载荷急剧增加。为有效评估波浪载荷的增幅,以海上风机单桩基础为研究对象,采用SACS数值计算软件,分析不同桩径的单桩基础由于设置不同锥角的抗冰锥结构引起的波浪力增幅,为单桩基础抗冰锥结构的设计提供指导及参考。     

基于神经网络算法的海上风机结构状态监测研究

针对目前海上风机结构状态监测研究很少涉及包括基础在内的整个结构体系,而现有模态分析方法某些情况下精度较差,且未经过工程验证的现状,本文采用静力分析与风机结构模态分析相结合的方法,分析并提取了各种环境荷载对风机结构响应显著的特征要数,建立了BP神经网络,提出了传感器的布置原则,并利用克里格插值得到了结构的分布云图。通过对比,神经网络与有限元计算误差在5%左右,具有较高的精度,且计算速度快,可为海上风机结构状态在线监测提供参考。     

考虑冲刷深度的海上风机地震易损性研究

在地震和波浪等复杂环境荷载作用下,海上风机的桩周冲刷和地震动水压力会显著影响海上风机的动力响应。建立了考虑地震动水压力及桩周冲刷效应的海上风机非线性动力计算模型,首先基于场地相关反应谱选取了34条地震动记录,通过多条带分析方法获取了不同工况下海上风机的地震易损性曲线,进一步讨论了地震动水压力和冲刷深度对海上风机地震易损性的影响。研究表明:在一般设防烈度下,冲刷深度对海上风机受到地震荷载作用时能否正常工作有显著影响,对风机发生永久性破坏概率的影响较小;而动水压力对海上风机4种极限状态下的地震易损性的影响均较小。海上风机易损性分析可为海上风机的抗震设计提供一定的理论指导,并具工程应用价值。     

海上风电桩基局部冲刷试验研究

风电桩基既承担风机自身荷载,又受到叶片转动的侧向压力,桩基稳定性至关重要。海上风电桩基不仅受潮汐双向水流和波浪共同作用的影响,而且桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间,局部冲刷具有一定特殊性。通过建立1∶60的正态模型,研究了洋口海域海上风电桩基在波浪、潮流及波流共同作用下的局部冲刷。结果表明:潮流是控制该海域桩基局部冲刷的主导因素;往复流作用下的冲刷坑形态呈椭圆形,最大冲刷深度约为恒定流的80%;当波流共同作用时,由于桩前波浪振荡水流的作用,泥沙较水流作用时更易起动,局部冲刷显著增强,最大冲刷深度为潮流和恒定流作用下的2.0与1.7倍;韩海骞公式计算值按照系数0.75折算后与波流作用下的桩基冲刷深度试验值较为吻合。根据试验结果,建议对桩基周边局部冲刷坑进行抛石防护,确保海上风机的安全稳定。     

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.     

风力发电机无张力灌注桩基础数值分析

无张力灌注桩基础是一种新型的风机基础型式,特别适用于湿陷性黄土的地质条件,相对于传统基础,优化了结构型式、降低了造价。结合红寺堡风电场风机基础设计,通过有限元分析的方法,建立无张力灌注桩风机基础的有限元分析模型,对极端工况下基础的应力、位移、地基应力与沉降等进行了计算分析,为完善风机基础结构设计提供了依据,可供同类地质条件下风机基础结构的优化设计参考借鉴。