本文關(guān)鍵詞：波浪作用下海上風(fēng)機(jī)三樁基礎(chǔ)的動力響應(yīng)及疲勞壽命分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國海上風(fēng)能資源豐富,作為新興可再生能源,海上風(fēng)電發(fā)展前景廣闊。同時海上風(fēng)電的開發(fā)面臨很多困難,由于海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)時刻承受復(fù)雜的波浪力,潮流力等荷載作用,極易引起基礎(chǔ)疲勞,而基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的疲勞對于風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性影響巨大。本文采用海上風(fēng)機(jī)三樁基礎(chǔ)作為研究對象,對其進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)與疲勞分析,主要工作如下：(1)基于有限元法,應(yīng)用ANSYS通用軟件建立海上風(fēng)機(jī)三樁基礎(chǔ)有限元模型,為提高計算精度,采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元以及四面體單元對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間離散。并對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及塔筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體模態(tài)分析,求得其固有頻率及各階振型。(2)采用JONSWAP譜模擬風(fēng)機(jī)所在海域的隨機(jī)波浪,基于線性波浪疊加法模擬時域不規(guī)則波。對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在波浪作用下進(jìn)行瞬態(tài)動力響應(yīng)分析,得出各關(guān)鍵位置的位移及應(yīng)力動力響應(yīng)時程曲線。(3)利用Morison方程,采用譜分析方法對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行頻域分析,計算出結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力,并求得各關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力響應(yīng)譜曲線,比較了不同位置的應(yīng)力響應(yīng)譜,并求得結(jié)構(gòu)振動最強(qiáng)的頻率區(qū)間。(4)基于Miner線性累積損傷準(zhǔn)則以及S-N曲線,計算出每個海況下的基礎(chǔ)疲勞損傷,并比較不同波高波浪力對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)疲勞損傷程度的影響,計算出結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,判定其是否符合要求。
【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)機(jī) 三樁基礎(chǔ) 動力響應(yīng) 疲勞分析 譜分析
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU476.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 選題的背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及未來10-12
• 1.2.1 世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及未來10-11
• 1.2.2 我國海上風(fēng)電的現(xiàn)狀與未來11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-14
• 1.4 海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型14-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-18
• 1.5.1 本文的主要研究內(nèi)容17
• 1.5.2 章節(jié)安排17-18
• 2 有限元數(shù)值模型18-32
• 2.1 有限元基本方程18-24
• 2.1.1 有限元分析與加權(quán)余量法18-19
• 2.1.2 有限元基本方程19-24
• 2.2 結(jié)構(gòu)離散化24-28
• 2.2.1 八節(jié)點(diǎn)六面體單元24-27
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)離散27-28
• 2.3 位移邊界條件的處理28-31
• 2.3.1 降階法29
• 2.3.2 對角元置1法29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 隨機(jī)波浪荷載分析32-51
• 3.1 波浪理論簡介32-33
• 3.2 海況基本資料33-37
• 3.2.1 平穩(wěn)隨機(jī)過程33-34
• 3.2.2 波浪參數(shù)34-35
• 3.2.3 海況的合并35-37
• 3.3 波浪譜37-41
• 3.3.1 譜的引入37-38
• 3.3.2 波浪譜38-41
• 3.4 波浪力計算方法41-50
• 3.4.1 小尺度結(jié)構(gòu)物上的波浪力41-42
• 3.4.2 莫里森方程42-44
• 3.4.3 不規(guī)則波浪荷載計算方法44-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 4 海上風(fēng)機(jī)三樁基礎(chǔ)動力響應(yīng)分析51-68
• 4.1 ANSYS簡介及單元特性51-52
• 4.1.1 ANSYS軟件簡介51
• 4.1.2 ANSYS單元特性51-52
• 4.2 結(jié)構(gòu)動力學(xué)運(yùn)動方程及阻尼確定52-53
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析方程52
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)阻尼52-53
• 4.3 海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)有限元模型53-55
• 4.3.1 基本資料53
• 4.3.2 整體有限元模型53-55
• 4.4 海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)模態(tài)分析55-58
• 4.4.1 模態(tài)分析基本方程55-56
• 4.4.2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)模態(tài)分析計算結(jié)果56-58
• 4.5 波浪作用下結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力響應(yīng)分析58-66
• 4.5.1 Newmark積分58-60
• 4.5.2 不規(guī)則波的模擬60-61
• 4.5.3 結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)61-66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 5 海上風(fēng)機(jī)三樁基礎(chǔ)疲勞壽命分析68-83
• 5.1 疲勞分析理論68-70
• 5.1.1 疲勞簡介68
• 5.1.2 Miner線性累積疲勞損傷模型68-69
• 5.1.3 S-N曲線69-70
• 5.2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)譜分析計算70-80
• 5.2.1 PSD(隨機(jī)振動)分析70-72
• 5.2.2 熱點(diǎn)應(yīng)力位置選取72-73
• 5.2.3 應(yīng)力響應(yīng)譜分析73-80
• 5.3 結(jié)構(gòu)疲勞壽命計算80-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況88-89
• 致謝89-90

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