基于土-结构相互作用的海上风机模态分析

利用ANSYS有限元软件,建立了海上风机“基础-塔筒-机舱-轮毂-叶片”耦联整体结构的有限元模型,分别运用m法和P-y曲线法分析了土-结构相互作用对海上风机整体结构的自振特性的影响,结果表明:土-结构相互作用对海上风机整体结构自振特性的影响比较显著,且P-y曲线法比m法更合理.     

三桩基础海上风力发电结构的模态分析

用ANSYS软件建立了考虑土-结构相互作用的海上风力发电结构有限元模型,进行模态分析得到了结构的固有频率和振型;通过与基础刚性假定的情况比较,结果表明土-结构相互作用对海上风力发电结构自振特性的影响比较显著.     

大型海上风机施工短暂工况下的模态分析

海上风电建设中常因异常气象干扰发生施工中断,出现叶片延期安装等施工短暂工况,需重视此类工况下机组的结构安全。依托某海上风电工程,提出了一种机组整体建模方法,采用Block Lanczos法对机组展开模态分析,研究了各施工短暂工况下机组自振特性,并分析了机舱对机组自振频率的影响。数值分析结果表明,在风轮延迟安装工况下,机舱转动惯量及偏心对结构高阶模态影响较为明显;相比于整机工况,各施工短暂工况下,结构模态自振频率均出现较明显提高,不存在波浪荷载激励下的共振风险。     

海上风机多桩结构运营期整体振动特性研究

以江苏实际海上风机多桩结构为研究对象,应用场区海洋水文数据以及临近海洋结构物的检测数据,分析并确定该结构运营期内可能出现的海洋环境及荷载工况,采用有限元软件SACS分阶段开展整机运营期内的自振特性分析。计算结果表明,荷载工况引起的桩基线性化刚度和腐蚀程度是影响整机自振频率的主要因素,水位、海洋生物及基础冲刷的变化对整机自振频率影响较小;与极端工况相比,多年平均工况作用下的整机结构自振频率相对较大,运营期始为最大,应作为海上风机多桩结构整机自振频率校核的对应工况。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构自振特性分析

自振特性分析是抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究的基础。以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为计算实例,建立了变速机组段地下厂房结构的三维有限元模型。首先采用模态分析方法研究了不同边界条件对地下厂房整体结构及楼板、立柱、楼梯、风罩和机墩等局部结构自振特性的影响,然后分析了丰宁地下厂房可能存在的振源,并对厂房整体及局部结构进行了共振复核。结果表明,上下游边墙弹簧约束条件的增强可以有效提高厂房整体结构自振频率,但对楼板局部自振频率的大小影响不大,对楼梯自振频率也无影响。固定边界使厂房整体结构各阶自振频率显著增大,对楼板、立柱、风罩和机墩等局部结构自振频率影响也较大。在可能的振源作用下,厂房整体结构和各局部结构发生共振的可能性很小。     

圆筒泵房结构动力分析

通过线弹性动力有限元方法分析了圆筒泵房结构的振型和自振频率，比较了不同水位对泵房结构自振频率的影响，并采用振型叠加时程法计算了泵房结构的动力响应。计算结果分析表明，库水对结构的自振频率影响较大，满库水位时结构第一自振频率降低10％左右。地震荷载作用下，结构最大拉应力增加较大。抗裂安全系数接近临界水平，但不影响整体抗震稳定性。     

下承式钢管混凝土拱桥自振特性研究

为了对钢管混凝土拱桥进行结构优化,利用有限元通用软件ANSYS,对一座下承式钢管混凝土拱桥进行了自振特性分析。文章通过变换拱桥的矢跨比和横撑形式,来讨论了它们对结构自振特性的影响。分析发现该拱桥的振动主要有拱肋的面外横向振动、桥跨结构整体竖向振动和桥跨结构扭转振动;矢跨比对拱桥结构自振频率影响比较小;＂K＂形、＂米＂字...     

考虑外平台影响下海上风机单桩基础结构地震动力响应分析

随着海上风机单桩基础的广泛应用，分析单桩基础及其附属结构在地震荷载作用下的动力响应具有重要意义。为此，采用ABAQUS有限元分析软件建立了单桩-外平台整体结构模型，采用粘弹性边界法模拟地震荷载施加，分析了地震作用下整体结构的动力响应情况，并探究了外平台对单桩自振特性及响应的影响。研究结果表明：地震荷载作用下，单桩-外平台整体结构的应力最大值出现在工作平台和支撑杆连接处，水平位移最大值出现在顶部工作平台上，牛腿应力和位移相对较小；外平台对单桩的自振频率具有减缓增大的作用，可降低基频，且会小幅度增大单桩基础应力，对单桩基础的稳定工作不会产生较大影响。     

抽水蓄能电站地下厂房振因仿真分析

利用三维有限元分析方法,对某抽水蓄能电站主厂房两台机组进行了动力特性及动力响应仿真分析研究。根据地下厂房整体自振频率、局部构件自振频率与厂房振动主频的错开度分析结果,厂房的剧烈振动是由局部支撑构件在振源激励频率下发生共振引起的。通过对比现场试验振动加速度分布规律和有限元模型时间历程响应数值计算得到的振动加速度分布规律的对比分析,发现引起厂房振动的主要水力振源为导叶后与转轮之间的压力脉动,频率为2倍叶片过流频率(100Hz)。对该抽水蓄能电站的振因分析的研究结果为今后抽水蓄能电站设计阶段的抗振校核和运行阶段振动原因分析提供了参考。     

考虑支承结构的弦支穹顶动力特性及参数分析

为研究弦支穹顶结构上部网壳体系和下部支承体系协同工作条件下,对整体结构的自振特性的影响,利用ANSYS软件建立有限元模型,研究网壳屋盖与下部支承结构共同工作时的动力特性,并对其动力特性的影响因素进行分析。结果表明,考虑下部结构的网壳结构自振频率密集,以水平振动为主;网壳跨度和矢跨比是网壳动力特性的主要控制参数,而不考虑下部结构会使弦支穹顶结构地震反应结果有所差异。     

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。     

大型海上风电机组简化建模方法在模态分析中的适用性研究

考虑叶片、塔筒连接螺栓等细部结构建立大型风电机组精细化模型,验证现有研究成果中机组各部件简化方案在模态分析中的适用性。数值分析结果表明,机舱刚度、偏心及转动惯量对机组自振频率影响较小,模态分析中可简化为质量点;大型风机叶片主梁、抗剪腹板及蒙皮结构对结构自振频率均有明显影响,模态分析中需加以考虑;塔筒连接螺栓对结构自振频率影响较小,模态分析中可作简化处理;连接法兰对机组1阶、2阶模态自振频率影响较为明显,分析中不应忽略。     

基于ANSYS的平面闸门自振特性研究

以某水利工程平面闸门的动力学问题为背景,考虑流-固耦合对闸门结构自振特性的影响,应用大型有限元分析软件ANSYS对平面闸门的自振特性进行分析研究.建立了该平面闸门的实体模型和有限元模型,分析了平面闸门在无水和有水状态下不同闸门开度的振动特性,并计算出了闸门的自振频率和振型.结果表明,水体高度对平面闸门自振频率和振型有着显著影响,尤其是对低阶的振动频率影响更为显著.     

基于ANSYS模拟的引水渡槽水利工程动力响应特征分析研究

针对苏北某引水渡槽水利工程开展地震动力响应特征分析,利用ANSYS有限元软件,建立三维有限元模型,分析渡槽结构自振特性与地震动力响应特征.结果表明:①研究了有无水工况下渡槽结构振型分布特征,分析了水流作用对渡槽振型特征影响较弱.②渡槽结构自振频率均与计算阶次呈正相关,但前10阶次自振频率增长幅度高于后10阶次,有水工况...     

河床式水电站厂房结构流固耦合振动特性研究

鉴于厂房结构在地震作用下可能出现的严重后果,地震时动水压力对厂房结构的振动特性的影响就成为厂房结构设计的一个重要控制因素。结合某河床式水电站厂房实际工程,以有限元软件ANSYS为平台,建立三维有限元模型,分析地震动水压力对其振动特性的影响。分析结果表明:地震动水压力作用增加了坝面附加质量,从而降低了厂房的自振频率,并且对振型产生了一定的影响,尤其是进水口闸墩、尾水管闸墩等局部振型变化,因此对其作用下的厂房自振频率进行分析显得极为必要;随着上游水位的降低,厂房整体质量减小了,地震动水压力作用下的厂房自振频率随之增大,不同水位下厂房振型明显有所改变。     

风、浪、流荷载联合作用下海上升压站结构动力响应研究

台风作用引起的极端荷载对海上升压站的安全性构成了极大的威胁。基于有限元软件建立海上升压站计算模型,采用线性滤波法的AR模型模拟脉动风,采用线性波浪叠加法及改进的JONSWAP谱模拟随机波浪场,研究了结构的自振特性和风、浪、流荷载作用下结构的动力响应特性。结果表明：海上升压站结构的各阶自振频率均不在共振频率影响区域,可以保证结构不会与波浪发生共振;结构的响应随着波浪重现期或者台风风级的增大而增大,风荷载是海上升压站结构的主控荷载;风、浪、流荷载联合垂直作用于结构轴面时,会产生极端应力、位移响应,结构设计时应当在支撑柱交接部位进行加强处理。     

新疆某水电站厂房结构动力分析研究

笔者通过采用三维有限元对新疆某水电站厂房整体结构进行动力计算,分析了结构自振频率和振幅（机组振动和地震）对结构的影响,提出厂房结构布置建议,并在施工图设计中对结构布置进行调整。计算分析结果验证了结构布置的合理性、可靠性,为静力计算及确定主要构件的断面设计和配筋设计提供依据。     

混凝土渡槽结构自振特性数值分析

混凝土渡槽是跨障碍输水工程的重要环节。自振是渡槽运行中不可避免的物理现象,当自振频率、位移、扭矩较大时,可能会影响槽体稳定性。基于Westergaard附加质量模型和Housner有限元流固耦合模型,构建了不同振型阶数下的渡槽结构有限元模型,分析了空槽运行(工况1)、设计水位运行(工况2)工况下的混凝土渡槽结构自振特性。结果表明,振型阶数的增加会导致渡槽自振周期降低、自振频率增加;同一种振型阶数下,工况2的自振周期延长,横向振动特征更显著,表明水体会加剧自振现象。     

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。     

水闸结构的地震响应时程分析

考虑结构、地基和水的相互作用关系,选用时程分析方法,应用大型通用有限元分析软件ANSYS对某水闸结构进行了横河向地震响应计算和分析,结果表明出考虑附加质量比不考虑附加质量时结构的自振频率有所降低,考虑附加质量的影响更能准确反映真实情况.