MW级风电机组钢筋混凝土塔筒稳定性分析

通过理论计算与有限元分析方法,对钢筋混凝土塔筒进行屈曲与稳定性分析。计算结果表明,预应力下的钢筋混凝土最大静应力出现在门洞边缘位置,线性屈曲分析由于未考虑非线性因素的影响,得到的临界载荷偏大,而非线性屈曲分析得到的结果可作为对工程算法的修正。随着风力机功率的增加,塔筒高度也不断增加,深入研究钢筋混凝土塔筒的结构特性,为钢筋混凝土结构塔筒工程应用奠定基础。     

风电机组塔筒固有频率的计算

风电机组塔筒与叶轮发生共振将严重影响风电机组的安全性。以四川A风场2 MW风电机组为对象,结合瑞利法、工程算法和规范估算公式等对风电机组塔筒进行了固有频率的解析计算,并且利用ANSYS有限元分析软件对风电机组塔筒的三维有限元数值仿真模型进行模态分析,计算出塔筒的理论频率。对比分析了所提出算法的塔筒频率计算结果。分析表明：风电机组正常运转情况下,塔筒不会和风轮发生共振;其中一部分公式精确度较好,可以为塔筒的动态设计提供理论依据,具有一定的实用价值。     

考虑缺陷的大型风力机塔筒屈曲分析与稳定性设计

介绍了风力机塔筒在多荷载联合作用下临界屈曲荷载的工程算法与有限元分析方法,并以某5 MW风力机塔筒为研究对象,对比分析不同方法得到的临界屈曲荷载。计算结果表明,线性屈曲分析由于未考虑非线性因素的影响,得到的临界屈曲荷载偏大,而非线性屈曲分析与工程算法得到的计算结果相近。根据计算结果得出,相关标准提出的工程算法存在一定的局限性,在实际验算中需采用有限元方法进行辅助分析,同时提出一种考虑初始缺陷的非线性屈曲分析方法。     

随机风场作用下海上风力机基础结构疲劳分析

运用FAST分别建立海上风力机半整体模型与整体耦合模型,计算得到脉动风速时程作用下塔筒顶部位置的风力机荷载。首先采用SACS建立包括塔筒和基础结构的海上风力机简化有限元模型,分别施加基于半整体和整体耦合模型得到的风力机荷载时程,开展支撑结构动力响应计算;再采用海上风力机规范建议的热点应力公式确定基础结构管节点的热点应力时程,采用P-M线性累积准则完成海上风力机基础结构疲劳分析。基于半整体模型与整体耦合模型的疲劳损伤对比得出,有必要采用整体耦合模型开展海上风力机基础结构疲劳校核。     

大型水平轴风力发电机组塔筒非线性屈曲分析

以某大型水平轴风力发电机组塔筒为研究对象,通过理论计算和有限元数值模拟的方法,对该塔筒临界屈曲载荷进行计算和分析。研究结果表明经典工程计算屈曲临界值往往偏高,而基于有限元的非线性屈曲分析能够考虑几何非线性和材料非线性等因素,其结果可作为对工程算法的修正,为工程实际提供参考,为塔筒结构屈曲优化提供优化方向和初始参数。     

拉杆结构非线性接触的刚度融合修正方法

为建立更加准确的航空发动机高压转子的有限元模型,对表征高压转子拉杆结构中盘与盘之间接触的力学模型进行研究,引入包含库伦摩擦力的非线性弹塑性滑动模型对该类接触进行描述。提出弹簧刚度矩阵和有限元模型整体刚度矩阵的融合修正方法,建立了有限元刚度的整体优化模型。运用拉直算子将模型中需要修正的参数分离出来,结合实验模态参数对有限元模型刚度进行了修正。以实际航空发动机高压转子为例,通过与线性模型的修正结果比较,证明该模型准确描述了拉杆结构的复杂接触,且融合算法是可行且有效的。     

变刚度气门弹簧三维有限元计算分析

本文以变刚度气门弹簧为研究对象,建立了气门弹簧、弹簧座的三维有限元组合模型。使用有限元分析软件,在考虑各组件接触关系的基础上,对该气门弹簧在不同载荷下进行了三维有限元计算。通过有限元仿真计算,快速地得到了变刚度气门弹簧弹性特性曲线。并依据气门弹簧应力计算结果对该弹簧进行了静强度和疲劳强度校核。     

变刚度气门弹簧三维有限元计算分析

本文以变刚度气门弹簧为研究对象，建立了气门弹簧、弹簧座的三维有限元组合模型。使用有限元分析软件，在考虑各组件接触关系的基础上，对该气门弹簧在不同载荷下进行了三维有限元计算。通过有限元仿真计算，快速地得到了变刚度气门弹簧弹性特性曲线。并依据气门弹簧应力计算结果对该弹簧进行了静强度和疲劳强度校核。     

小湾水电站机墩结构刚度分析

结合小湾水电站的工程实例,通过建立包括机墩组合结构的厂房整体三维有限元模型,对机墩组合结构进行了静力刚度和动力刚度复核.采用动力法计算了机墩在机组动荷载作用下的位移、应力.计算结果表明,动力刚度存在与荷载频率的相关性,其结果更为可靠,该机墩结构刚度、强度满足设计要求.     

局部阴影下光伏阵列结构优化

为提高光伏阵列发电效率,避免发生热斑效应,通过改进空间向量模型,对局部阴影下光伏组件间的匹配度进行计算,并将匹配度高的光伏组件进行串联,实现对光伏阵列结构的优化。对比分析表明,该算法可提高光伏阵列输出功率,提高组件间的匹配度,避免因不匹配而造成的热斑问题。     

光伏柔性支架用钢丝绳数值计算方法的研究

太阳能光伏发电系统是将太阳光辐射能通过一系列电气设备,如光伏组件、逆变器等,转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种运行方式。经过近几年大规模光伏电站的建设与运行,我国的光伏行业得到了长足的发展与创新。柔性光伏支架以其较低的材料用量,应运而生。柔性光伏支架(简称柔性支架),是以柔性索(光伏项目一般采用钢丝绳)为主要受力体,承载光伏组件阵列传递的竖向荷载以及风荷载等,索体需施加预应力,并在端部设置刚性结构构件用以约束柔性索。通过数值算例的方式,分别采用规范公式计算和数值模拟的方法,进行柔性索受力计算分析,并对比2种计算结果,最终得出利用有限元软件ABAQUS进行光伏柔性索受力分析的结果是可以满足工程精度要求的。目前,光伏行业的柔性支架大同小异。结合数值计算,提出一种新型柔性支架形式——无钢架单索柔性支架,即利用桩基直接对索体通过锚具进行拉锚,无刚性支架部分。     

江坪河水电站溢洪道闸墩选型与预应力水平分析

采用三维有限元方法对江坪河水电站控制段闸墩结构的选型进行了比较探讨,并对不同预应力值的闸墩力学性能做了对比分析,提出了合理的顸应力取值,依此对不同荷载工况下预应力闸墩结构位移和应力进行了计算并做了安全性评价.结果表明,选取的预应力闸墩结构具有整体稳定性,在各种荷载组合效应下墩体的变形和应力分布满足工程及规范<水工混凝土结构设计规范>要求.     

塔线体系在覆冰荷载作用下的力学性能研究

以500kV典型设计中的5B-ZB1直线酒杯塔为原型,采用空间桁梁混合结构来分析输电塔和索结构,并基于有限元方法分析导地线,构建了输电塔及塔线体系模型,通过逐级增加覆冰厚度的方法进行静力计算,分析了输电塔和塔线体系在覆冰荷载、风荷载、自重荷载及导线张力共同作用下的力学性能,对比分析了计算结果。结果表明,在覆冰荷载作用下杆塔的主要破坏是达到钢材的屈服强度而发生失稳破坏,输电单塔比塔线体系更偏于安全,而塔线体系更符合实际情况。     

应变能理论在端面齿连接段刚度的应用方法研究

端面齿应用在重型燃气轮机拉杆转子轮盘连接中是重要的传扭部件.对于特殊齿形结构的端面齿连接段刚度,很难通过传统工程方法得到.针对真实某型燃气轮机轮盘端面齿结构,提出端面齿连接段模化方法.基于有限元软件ANSYS,采用ANSYS ICEM建立三维周期对称有限元接触模型和整体模型,运用有限元方法和应变能理论,提出拉伸刚度修正系数和扭转刚度修正系数以表征端面齿不连续连接段刚度.考虑实际机组的运行工况,采用三维有限元计算在不同预紧力和扭矩下的应变能,得到拉伸刚度修正系数和扭转刚度修正系数.所得结论可为燃气轮机拉杆转子模化提供理论依据和方法.     

碗米坡预应力闸墩三维有限元分析

应用三维有限元数值分析方法对坝基、坝体、闸墩、混凝土锚块及预应力锚索在内的整体模型进行应力和变形计算。研究结果表明，预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载的组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足设计要求。     

导地线对输电塔动力特性影响分析

为研究输电线路中导地线对输电铁塔动力特性的影响,基于有限元软件ANSYS建立了输电塔及塔线体系有限元模型,采用仅考虑导地线质量作用、仅考虑导地线刚度作用、同时考虑导地线质量和刚度作用3种模型分别分析了输电塔动力特性,并与单塔模型进行了比较。结果表明,导地线的质量作用和刚度作用对输电铁塔动力特性均有影响,且质量作用影响较大,计算分析时不可忽略。     

塔背回填对混凝土进水塔结构静动力响应影响分析

为分析某枢纽工程中混凝土进水塔结构在塔背回填条件下的静动力响应,根据已知条件和合理计算假定建立三维有限元计算模型;对塔体在不同工况条件下采取振型分解反应谱法进行静力和动力计算,分析塔体混凝土结构变形与应力的大小和规律;并对塔体在塔背有无回填两种情况下进行静动力特性比较,以此来研究塔背回填对塔体静动力响应的影响程度。结果表明,良好的塔背回填可以对进水塔塔背形成有效的约束,对增加结构整体的稳定、减少变形和增强抗震性能有重要作用。     

海上风电基础修正p-y曲线模型研究

单桩基础是海上风电基础中应用范围较广的基础形式,目前工程中在分析桩土相互作用及单桩位移时常采用API规范推荐的p-y曲线模型进行计算。随着桩土理论的不断发展和进步,现有的API规范推荐的p-y曲线模型在应用于大直径桩的分析和计算时,其结果低估了不同深度处土体的极限土抗力,高估了初始地基反力模量,因而降低了计算结果的准确性。该文针对该问题,分析了现有p-y曲线法中影响极限土抗力和初始地基反力模量的因素;通过建立桩土相互作用的有限元数值模型,对不同桩径和土体深度的计算模型进行分析和数据回归,引入修正系数来考虑大直径桩的尺寸效应,并讨论了不同因素影响指数的变化规律,最终建立了适用于大直径单桩基础的修正p-y曲线模型。最后通过与模型试验和现场试验的结果对比,修正后的模型对极限土抗力和初始地基反力模量的计算更加符合实际情况,从而验证了修正p-y曲线模型的可靠性与合理性。     

全连接神经网络在砂砾石地基上闸底板弯矩预测中的应用

闸底板作为闸室结构的基础,其结构安全决定了水闸工程整体的安全和稳定。砂砾石地基上的闸底板弯矩预测是设计阶段的重要内容,目前主要通过材料力学法、结构力学法和有限元法计算得到,其中前两种方法无法考虑接触效应,存在应用局限性,有限元法计算量及前期准备工作量大,且过程相对复杂。为了给初设阶段水闸设计参数的确定提供简捷算法,加快设计进度,以某水闸工程为例,基于ABAQUS有限元分析的计算结果,在Tensorflow平台上建立了多层全连接神经网络预测模型。结果表明,该模型的预测精度达91.71%,与实际值较吻合。     

既有基础环型风机基础改造方法研究

利用既有风机基础安装大功率风机时,如何对基础进行改造并合理解决新风机和既有基础的连接是老旧风电场改造的核心问题之一。针对此关键问题,文章综合考虑实际施工技术与经济成本,提出了既有基础环与新增锚栓的复合连接方法。利用有限元软件ABAQUS建立了风机基础与基础环精细化有限元模型,分析了既有风机基础及基础环的薄弱位置并揭示其损伤机理;然后,分别对基础环-锚栓内、外复合连接方案进行数值分析,对比风机基础连接改造前后的结构受力性能与响应控制率。研究结果表明：采用内复合连接后,基础环的应力减小38%;采用外复合连接后,基础环的应力减小46%,混凝土的拉应力减小14%。基础环及混凝土的应力水平均有明显降低,建议优先采用外复合连接方案。文章提出的改造方法和数值分析结果可为类似工程提供参考。