基于拓扑优化的海上风电机组三脚架结构设计

为实现海上风电机组支撑结构的轻量化设计,提出基于拓扑优化的海上风电机组三脚架结构设计方法。首先,以结构柔顺度最小化为目标设置体积比约束,基于变密度法实现三脚架结构的概念设计;然后,以拓扑优化结果为依据,通过删除参考结构的水平连杆及增加斜支撑与中心主筒厚度的方式实现三脚架结构的重构;最后,从固有频率、极限强度及疲劳强度3个方面验证优化结构的可靠性及有效性。结果表明:与参考结构相比,优化结构在满足静动态和疲劳设计要求的同时实现了结构大幅减重,充分证明了所提拓扑优化方法的可行性及优越性。