海上風(fēng)電是一種新興的、可再生的清潔能源,我國(guó)擁有豐富的風(fēng)能資源,據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能資源初步估算約為10億千瓦。但目前我國(guó)的海上風(fēng)電發(fā)展仍然處于起步階段,如何控制成本、提高使用壽命,決定著風(fēng)能的發(fā)展前景。海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多為焊接鋼結(jié)構(gòu),在服役期中長(zhǎng)期受到頂部風(fēng)機(jī)工作荷載、空氣動(dòng)力荷載和波流荷載等交變荷載的聯(lián)合作用,故裂紋易在高應(yīng)力集中區(qū)萌生和發(fā)展,進(jìn)而引發(fā)疲勞破壞。管節(jié)點(diǎn)作為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的重要連接構(gòu)件,其應(yīng)力集中現(xiàn)象極為明顯且復(fù)雜,現(xiàn)行的規(guī)范及文獻(xiàn)尚未涵蓋所有類(lèi)型管節(jié)點(diǎn)熱點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算。本文選取固定式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)五平面Y型管節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象,基于有限元軟件ANSYS,對(duì)其應(yīng)力集中系數(shù)SCF進(jìn)行研究分析。完成主要工作包括:(1)在ANSYS中用二十節(jié)點(diǎn)二次實(shí)體單元,實(shí)現(xiàn)了帶焊縫的五平面Y型管節(jié)點(diǎn)精細(xì)化建模。(2)參考文獻(xiàn)中的K型管節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn),利用本文建模思路建立實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的有限元模型,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證本文數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。(3)根據(jù)實(shí)際工程中影響SCF的幾何參數(shù)取值,確定本文的計(jì)算工況;開(kāi)展了單一荷載作用下五平面Y型管節(jié)點(diǎn)SCF分布規(guī)律分析、SCF極值分析、多平面相互作用研究;進(jìn)一步開(kāi)...

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 平面管節(jié)點(diǎn)
        1.2.2 空間管節(jié)點(diǎn)
        1.2.3 帶有加強(qiáng)構(gòu)件的管節(jié)點(diǎn)
    1.3 本文的研究目的和內(nèi)容
2 有限元模型的建立
    2.1 管節(jié)點(diǎn)分類(lèi)
    2.2 應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算方法
        2.2.1 名義應(yīng)力的定義
        2.2.2 熱點(diǎn)應(yīng)力的定義
        2.2.3 SCF的影響因素
    2.3 管節(jié)點(diǎn)幾何模型
        2.3.1 管節(jié)點(diǎn)相交線(xiàn)方程
        2.3.2 二面角ψ的定義和計(jì)算
        2.3.3 厚度因子δ的定義和計(jì)算
    2.4 焊縫模擬
        2.4.1 內(nèi)相交線(xiàn)與外相交線(xiàn)
        2.4.2 焊縫厚度規(guī)定
        2.4.3 初始接觸厚度
        2.4.4 焊縫模型基本假設(shè)
        2.4.5 焊跟和焊趾的模擬
        2.4.6 總焊縫厚度
    2.5 有限元模型
        2.5.1 網(wǎng)格劃分方案
        2.5.2 模型驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
3 普通五平面Y型管節(jié)點(diǎn)
    3.1 加載方式
    3.2 計(jì)算工況
    3.3 SCF分布規(guī)律
    3.4 SCF極值研究
        3.4.1 DNVRP-C203規(guī)范公式
        3.4.2 有限元與DNV結(jié)果對(duì)比
    3.5 多平面相互作用分析
    3.6 多平面管節(jié)點(diǎn)SCF計(jì)算的疊加原理
    3.7 SCF敏感性分析
        3.7.1 軸向力作用下SCF敏感性分析
        3.7.2 面內(nèi)彎矩作用下SCF敏感度分析
        3.7.3 面外彎矩作用下SCF敏感性分析
    3.8 本章小結(jié)
4 加強(qiáng)型五平面Y型管節(jié)點(diǎn)
    4.1 SCF分布規(guī)律
    4.2 SCF極值研究
    4.3 SCF敏感性分析
        4.3.1 軸向力作用下SCF敏感性分析
        4.3.2 面內(nèi)彎矩作用下SCF敏感性分析
        4.3.3 面外彎矩作用下SCF敏感性分析
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3965732