本文關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電機(jī)組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析　出處：《中國海洋大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：海上風(fēng)力發(fā)電作為一項綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，發(fā)展的同時也伴隨著越來越多的工程實際問題。因此，對海上風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行系統(tǒng)地環(huán)境荷載作用下的動力響應(yīng)分析研究具有十分重要的參考價值和工程意義。 風(fēng)、浪荷載是復(fù)雜的海上環(huán)境荷載中兩個重要的組成部分，當(dāng)其作用在海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)上時會產(chǎn)生比較大的影響。因而首先合理地確定海上風(fēng)、浪荷載的形式及大小對準(zhǔn)確地模擬海上風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)的受力情況至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，再針對工程實際問題分析計算海上風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)在環(huán)境荷載作用下的動力響應(yīng)，完成海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的安全評估。 本文依托珠海桂山某海域的實際工程，根據(jù)實測數(shù)據(jù)和工況條件，對海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)在風(fēng)、浪荷載作用下進(jìn)行動力響應(yīng)分析研究。具體工作包括： 首先選用Stokes五階波理論，采用Morison公式模擬波浪海流在順流向?qū)χ谓Y(jié)構(gòu)導(dǎo)管架部分的作用力。計算針對不同波高和流速海況下波浪以最大作用力方式作用于結(jié)構(gòu)物的相位角，將結(jié)果作為用ANSYS軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析時的輸入條件。求解找到結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最大應(yīng)力部位，并觀察不同相位角的取值對波流荷載作用于支撐結(jié)構(gòu)的影響。 之后采用線性濾波法，基于Davenport譜用MATLAB軟件編程對實際研究海域的脈動風(fēng)進(jìn)行模擬，比較計算譜與目標(biāo)譜。將脈動風(fēng)速時程疊加平均風(fēng)速得到瞬時風(fēng)速。將80m高支撐結(jié)構(gòu)塔筒部分均分為20段，利用風(fēng)壓轉(zhuǎn)換公式把瞬時風(fēng)速時程轉(zhuǎn)換成作用在塔筒部分的風(fēng)荷載時程。 最后利用有限元法對用非線性彈簧單元模擬樁基與海底土作用關(guān)系的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析；分別將風(fēng)、浪荷載單獨加載到支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型上，用ANSYS對結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析，，比較承受兩種不同荷載的支撐結(jié)構(gòu)節(jié)點位移和單元應(yīng)力；將風(fēng)、浪荷載聯(lián)合施加在支撐結(jié)構(gòu)有限元模型上，經(jīng)過瞬態(tài)動力計算得到支撐結(jié)構(gòu)位移最大處的位移時程，以及應(yīng)力最大處的應(yīng)力時程，分析比較單獨荷載作用下與聯(lián)合荷載作用下支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。 本文主要通過對風(fēng)、浪荷載單獨作用下支撐結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析，鎖定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移最大部位和應(yīng)力最大部位。將兩種荷載作用下的結(jié)果進(jìn)行比較，確定所研究海上風(fēng)力發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)在當(dāng)?shù)睾Ｓ虻闹饕刂骗h(huán)境荷載。對風(fēng)、浪荷載聯(lián)合作用下的支撐結(jié)構(gòu)動力分析，通過觀察最大位移處的位移時程，為支撐結(jié)構(gòu)在環(huán)境荷載相互耦合作用下進(jìn)行動力分析提供依據(jù)，近而為海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組四樁導(dǎo)管架支撐結(jié)構(gòu)在復(fù)雜海洋環(huán)境荷載作用下的設(shè)計提供一些有工程應(yīng)用參考價值的分析結(jié)論。
[Abstract]:Offshore wind power as a green environmental protection industry development, with more and more engineering problems. Therefore, the dynamic load response analysis under the environment of system research has very important reference value and engineering significance of offshore wind power structure.
The wind and wave loads are the two important part of complex sea environment loads, when its role in offshore wind power structure will have a relatively large impact. The first to reasonably determine the form and size of offshore wind, wave loads to accurately simulate the critical force of offshore wind power structure in this. Based on the analysis of practical engineering problems in dynamic calculation of offshore wind power structure in response to environmental loads, the completion of the safety assessment of offshore wind power structure.
In this paper, based on the actual engineering of Zhuhai Shan a sea area, according to the measured data and the working condition of the offshore wind turbine four pile jacket supporting structure in the wind, the dynamic response analysis of the effects of wave loads. The concrete work includes:
The five order Stokes wave theory, by using the Morison formula to simulate wave current when the force of supporting structure of jacket part. For the calculation of phase velocity and wave height in different sea waves to maximum force acting on the structure angle, as a result of the input conditions on the static analysis using ANSYS software solution. Find the structure of the maximum stress position, and to observe the influence of different values of phase angle of wave and current load on the support structure.
After using the linear filtering method, Davenport spectrum was simulated by the MATLAB software programming of fluctuating wind on the actual research area based on comparing the calculated spectrum and the target spectrum. The fluctuating wind speed average speed instantaneous wind speed. The 80m high tower supporting structure part is divided into 20 sections, using the pressure conversion formula of the instantaneous wind speed into effect in the wind load of tower part of the process.
Finally, using the finite element method of offshore wind turbine simulation effect of pile foundation and the seabed soil relationship by using nonlinear spring element four pile jacket supporting structure modal analysis; the wind wave load individually loaded to the support structure of the finite element model, transient dynamic analysis on the structure of ANSYS, compared with under two different loads support the nodal displacements and element stress; the wind wave load exerted on the support structure combined with finite element model, calculated after transient dynamic displacement of structure supporting the maximal displacement time history, and stress the maximum stress at the time, the support structure dynamic response analysis between single loads and joint load under the action of.
This paper mainly through the wind, the dynamic response of the structure to support the separate effects of wave load, displacement and locking structure of the largest part of the location of the maximum stress. Comparing the two kinds of loads results, determine the main control environment of offshore wind power load supporting structure in the local area. The wind, dynamic analysis of support the joint action of wave load structure, through the observation of the maximum displacement displacement time history, as the supporting structure provides the basis for dynamic analysis in environmental load coupling, and for the offshore wind turbine four pile jacket design support structure in complex loads in the marine environment, provide some reference value engineering the results of analysis.

【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315;TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1419334