海上风机基础灌浆连接段压弯性能有限元分析

灌浆连接段在海上风机支撑结构中得到了广泛运用。由于灌浆连接段独特的几何构成,其内部浆体的变形和应力状态难以用试验方式得到。因此,基于已有试验结果,利用有限元软件ABAQUS对灌浆连接段试件在压弯荷载下的力学性能进行了分析。将有限元分析结果与试验结果对比,从试件破坏形态、荷载-位移曲线和钢管纵向应变分布三方面验证了有限元模型的可靠性。基于有限元分析结果,对灌浆连接段浆体及钢管的应力分布和变形进行深入分析,进而得到了灌浆连接段压弯荷载的传递机理。研究结果表明:灌浆连接段主要通过形成灌浆料斜压短柱来将荷载从套管传递至桩管,且钢管的破坏先于灌浆体。     

大兆瓦级海上风机导管架基础新型过渡段疲劳性能分析

导管架基础过渡段是连接上部塔筒和下部导管架主体结构、确保上部风机载荷有效传递到下部导管架主体结构上的关键结构,具有承上启下的作用,是整个导管架基础设计的重点和难点。以相同海域大、小兆瓦级海上风机为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS建立基准模型进行分析,提炼出结构频率随结构型式的变化规律。基于不同兆瓦级风机过渡段结构,分别进行强度及屈曲稳定性能分析;同时,结合等效静力荷载方法选用适用于该结构型式的疲劳曲线,计算不同工况下不同兆瓦级风机导管架基础过渡段结构的累积疲劳损伤。在此基础上,对新型大兆瓦级过渡段结构进行疲劳敏感性分析,对不同型式的过渡段结构进行对比计算,最终确定可用于大兆瓦级海上风机导管架基础的新型过渡段结构。     

海上风机导管架支撑结构灌浆连接段数值分析

采用有限元数值模拟对海上风机导管架支撑结构灌浆连接段进行几何参数分析,研究压弯设计荷载作用下几何参数对连接段力学性能的影响。参数分析表明,在位移方面,灌浆连接段的长度,套管厚度和桩管厚度通过改变连接段线刚度影响最大横向位移以及最大竖向位移。在应力方面,钢管厚度显著影响钢管的最大Mises应力,灌浆长度不直接影响钢管最大Mises应力;灌浆长度、钢管厚度不显著影响浆体的Tresca应力,浆体厚度影响浆体最大Tresca应力,且浆体厚度有最优值。该研究成果为海上风机导管架支撑结构灌浆连接段的设计提供一定的技术参考。     

海上风机导管架基础调平装置夹桩器结构分析

针对用于海上风机导管架基础平台建设的导管架基础调平装置,在夹桩器结构设计分析过程中,采用ANSYS软件完成了对夹桩圈强度和刚度的结构分析,利用集中载荷作用于短悬臂梁和间断式载荷作用于薄壁结构的应力分析方法对夹桩器压块在满足夹持力的情况下,对压块齿强度和钢管桩的不均匀外压圆柱薄壳侧压稳定性进行分析设计。设计结果满足工程要求,整个分析过程和得到的结果,为海上风机基础调平装置的实际工程运用提供了理论依据。     

考虑水流侵入的海上风机基础灌浆连接段疲劳性能试验研究

海上风机基础中的灌浆连接段会在浪溅区或者水下工作,水流的侵入可能会对灌浆连接段的疲劳性能产生影响.本文设计了灌浆连接段局部性能试件,其中四个试件在空气中进行疲劳加载;同时,设计了一套水循环装置,让两个试件在水流侵入的条件下进行疲劳加载.试验结果表明,空气中疲劳荷载幅较大的试件A-3的灌浆材料出现了较宽的裂纹和剥落现象,...     

海上风电机组多桩导管架基础设计方法探讨

对多桩导管架基础的设计问题进行了探讨,并对基础结构的构件强度、管节点、灌浆连接、动力分析以及桩基础等问题进行了阐述和分析,提出了多桩导管架基础结构设计时需要注意的事项。     

考虑偏心误差的导管架灌浆原型抗拔性能研究

为研究偏心误差下灌浆连接段的轴向力学性能,针对外筒内径2290mm、内筒外径1900mm偏心误差为115mm的导管架灌浆原型进行竖向抗拔试验,加载至26000kN时,试件整体仍处于弹性状态.在试验基础上采用有限元分析法研究偏心误差对灌浆原型抗拔力学性能的影响.研究结果表明,偏心误差会导致灌浆体第三主应力增大,但对钢管的...     

剪力键形状对海上风电场灌浆连接段影响

研究了在轴力作用下,三种常见不同形状剪力键（矩形、三角形、半圆形）灌浆连接段的受力分析与疲劳效应比较.得出在轴力作用下,剪力键处受力产生应力集中,且灌浆连接段端部剪力键处受力大,中间受力小.在轴力作用下三角形和矩形剪力键灌浆连接段受力分布相对均匀,半圆形剪力键灌浆连接段受力分布相对不均匀,在灌浆连接段端部剪力键处容易产生较大应力集中,对轴向和疲劳承载不利.本文可对轴力为主的海上风电基础连接和其他类似结构提供参考.     

风浪流荷载作用下导管架基础结构特性分析

在风、浪、流荷载作用下,海上风电导管架基础受到较大水平荷载,为保证结构的安全稳定,有必要考虑桩土相互作用的影响。依托阳江某海上风电项目,采用美国石油协会(API)规范中的P—Y曲线法模拟桩土相互作用,运用Stoke五阶波理论和API规范推荐的风荷载计算方法进行了荷载计算,基于ANSYS软件建立了导管架基础整体模型,并对风浪流荷载下结构的受力特性进行分析,判断结构强度、位移、变形是否满足要求,给出相应的计算过程和结论,为导管架基础设计提供理论依据和设计参考。     

导管架平台力学性能分析研究

平台结构在海洋中长期承受着风、冰、浪以及地震等多种环境因素的干扰,尤其是对于服役中后期的海洋平台,及时掌握平台结构的安全状况是十分必要的。本文以某导管架式固定平台为研究对象,基于大型有限元分析软件平台,建立了导管架平台的结构模型。在此基础上进行了静力分析、冰荷载影响下的瞬态分析、模态分析、波浪荷载下的结构响应分析以及地震响应分析,并分析了平台的自振特性及随机波浪影响下的结构位移响应,得到了平台在冰荷载、波浪力作用下的受力特点以及平台的模态振动规律。分析结果显示,该平台具有较好的抗冰、抗波浪力能力,但应避免平台的低频振动和较大强度的冲击载荷,而且平台桩腿和支撑杆始终是其较为薄弱的构件。     

灌浆套管连接的受力分析及数值模拟

灌浆套管连接段作为一种区别于焊接、栓接及锚接的连接方式,被广泛应用于海上石油平台与海上风塔等海上结构的连接段处。这种连接形式不仅可以避免由于海水腐蚀造成的结构失效,而且在静荷载作用下具有较高的承载能力,以及在低周反复荷载作用下,具有良好的耗能性能,其抗疲劳性能也要优于其他连接形式。本文对灌浆套管连接段在轴力及弯矩作用下的受力机理进行分析,并推导出相应的公式。同时利用ANSYS有限元软件对多组连接段进行数值模拟,以研究其在弯矩及轴力作用下,压应力与摩擦力的大小和分布形式以及承载能力,并与理论分析进行验证。结果表明,连接段在不设剪力键时,随着管径的增加,连接段的承载能力急剧降低;弯矩在连接段的传递,主要由接触表面的压应力以及水平和竖向的摩擦力来承担。     

海上风电结构过渡段灌浆体的疲劳性能研究

针对采用单桩基础的海上风电结构,建立风电结构整体有限元模型,研究其过渡段灌浆体疲劳性能.通过静力和动力数值模拟,结合疲劳累积分析理论,得到灌浆体疲劳危险节点的疲劳累积损伤度.分析灌浆体的厚度、外套筒的壁厚、桩体的壁厚、灌浆体的长度、露出桩的长度、塔筒的高度、风轮-机舱的质量、土体的剪切模量等结构设计参数对过渡段灌浆体疲...     

组合结构发电塔架灌浆连接段接触压分析

钢-混组合结构发电塔中的连接段对于整个结构来说至关重要,采用灌浆连接可以有效减小应力集中和疲劳破坏,但目前关于钢-混组合结构风电塔中灌浆连接方式的研究和应用都较少.本文以某150m大型风力发电塔架为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS分析了在外力作用下,钢-混凝土组合结构风电塔架灌浆连接段的接触压,并探究了外侧混凝...     

海上风机基础结构的疲劳及其可靠性研究现状

近年来我国开始大力发展海上风电工程,海上风机基础结构是海上风机的重要组成部分。目前我国还没有海上风机基础结构相关设计标准或规范出台。对于海上风机基础结构疲劳荷载起控制作用,文中总结和回顾了海上风机钢结构基础的疲劳及其可靠性研究领域的进展。其中包括:海上风机钢结构基础的疲劳分析方法、荷载组合及波浪模型的选择、疲劳可靠性分析方法和研究现状等,并对今后这一领域的研究发展作了展望。     

海上风机单桩基础承载特性三维有限元分析

针对拟建的杭州湾近海风电场,利用大型通用有限元软件,对风机单桩基础的承载特性进行了三维有限元数值模拟分析,研究了海上风机单桩基础在不同单调荷载及复合荷载作用下的承载特性,以期促进海上风力发电技术的深入研究。     

预应力风机基础与风机机组塔架连接分析

介绍了预应力风机基础同风机塔架底部T法兰连接,并对其计算过程进行推导证明以及有限元复核分析,评估其合理性、安全性,为预应力风机基础设计提供可供参考的依据。     

冲压式套筒灌浆连接接头受拉性能有限元分析研究

套筒构造优化可在一定程度上改善钢筋套筒灌浆连接接头的力学性能。本文以适配18 mm钢筋的冲压式套筒为研究对象,将其八边形剪力槽的数量及冲压深度作为结构特征参数变量,开展了钢筋套筒灌浆连接接头力学性能有限元分析研究。研究表明：（1）本研究所模拟的4个钢筋套筒灌浆连接接头的荷载-位移曲线均类似于钢筋单向拉伸曲线,连接接头的屈服荷载基本一致;（2）采用不同构造套筒的钢筋连接接头的变形能力差异比较明显,采用6个剪力槽、冲压深度为3.5 mm的套筒的钢筋连接接头的变形能力最优,延性最大。当剪力槽数量较少时,连接接头的变形能力对冲压深度的变化更加敏感;（3）6个剪力槽冲压深度为2.5 mm的套筒内力分布较为均匀,其余工况的应力集中现象较明显。     

新型12mm钢筋灌浆套筒连接力学性能试验研究及有限元分析

采用普通无缝钢管为基本材料,设计了一种内部有螺纹或浮锈的新型钢筋连接用半灌浆套筒。通过12 mm钢筋灌浆套筒连接接头的力学性能试验,研究接头在静力拉伸、往复荷载下的承载能力。由试验结果得出:所有试件都是在套筒外的钢筋处产生颈缩或拉断,证明两种内部处理的连接都可靠。依据试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行了接头静力拉伸模拟分析,通过对比得到了计算精度较好且单元数目适中的套筒接头建模方法,此方法中灌浆料、钢筋和钢管套筒分别采用C3D8、B31、S4单元建立,模拟结果与试验值吻合较好。因此,建议在进行此类型接头性能分析时可以选用这种建模方法。     

基于振动响应的导管架平台极限承载能力分析

为评估到达一定服役期限的导管架平台结构安全性能,提出基于振动响应的平台时变极限承载能力分析方法。以东海某气田导管架平台为对象开展振动监测研究,采集不同海况下平台上部组块的加速度响应,通过随机减量法对平台振动响应数据进行特征函数提取,分别采用时序分析法和复指数法对预处理数据进行动力学参数识别。借助有限元分析建立不同损伤状态下平台固有频率数据库,通过与模态参数识别数据对比识别出平台结构健康状态。应用时域分析法进行平台非线性动力学分析,并结合极限承载能力评估准则建立动力极限承载能力分析方法。结果表明,基于振动监测分析结果的平台修正模型能较准确地反映在役平台结构健康状态,可实现平台的结构抗力的精确评估,得到不同服役期导管架平台结构时变抗力变化规律。     

劲性支撑穹顶结构静力参数分析北大核心CSCD

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构.其上部为空间索网体系,下部为刚性杆支撑体系.本文分析了劲性支撑穹顶结构在满跨和半跨均布活荷载作用下结构的静力性能,探讨了初始预应力、矢高、跨度和环向等分数等参数对劲性支撑穹顶结构的结构杆件内力和节点位移的影响规律.通过算例分析,得出了劲性支撑穹顶结构具有良好的静力性能.参数分析中得出了许多有意义的结论,并给出了结构参数取值的建议,为劲性支撑穹顶结构的设计和工程应用提供有意义的参考.