【摘要】：鋼管混凝土格構(gòu)式風(fēng)電塔架較錐筒式塔架在受風(fēng)時(shí)位移較小、應(yīng)力水平較低,力學(xué)性能優(yōu)越�，F(xiàn)階段對(duì)于鋼管混凝土格構(gòu)式風(fēng)電塔架節(jié)點(diǎn)的研究主要集中于相貫式節(jié)點(diǎn)和管板式節(jié)點(diǎn),但上述兩種節(jié)點(diǎn)形式施工過(guò)程繁雜,易出現(xiàn)焊接缺陷,施工質(zhì)量難以把控。針對(duì)上述現(xiàn)狀,本文提出了一種新型裝配式萬(wàn)向包裹Y型節(jié)點(diǎn),對(duì)Y型節(jié)點(diǎn)開展力學(xué)行為試驗(yàn)研究和有限元非線性分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果為:(1)以白云鄂博礦區(qū)某1.5MW錐筒型風(fēng)電塔架為設(shè)計(jì)參照模型,設(shè)計(jì)三肢鋼管混凝土格構(gòu)式風(fēng)電塔架。運(yùn)用SAP2000通用結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)塔架內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算,得出塔架內(nèi)力分布規(guī)律和塔架節(jié)點(diǎn)最不利位置,為試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)制作提供理論依據(jù)。結(jié)果表明:塔架整體受力均勻、連續(xù),壓、拉斜腹桿內(nèi)力比控制在1.04~1.09之間;塔架8、9層間節(jié)點(diǎn)為塔架節(jié)點(diǎn)相對(duì)不利位置。(2)基于塔架內(nèi)力計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)最不利位置,設(shè)計(jì)制作了4個(gè)Y型節(jié)點(diǎn)縮尺模型試件并完成了靜力荷載試驗(yàn),研究了球臺(tái)壁厚度及球臺(tái)高度變化對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響。對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象和受力特征進(jìn)行分析歸納表明:Y型節(jié)點(diǎn)的破壞模式可分為兩類,即屈曲破壞模式和剪切-屈曲破壞模式。(3)結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象和節(jié)點(diǎn)受力特征,對(duì)腹桿荷載-變形曲線、球桿連接件核心區(qū)應(yīng)力分布規(guī)律、球臺(tái)區(qū)等效應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明:腹桿荷載-變形關(guān)系曲線完整,彈塑性階段較長(zhǎng),腹桿具有良好的變形及承載能力;球桿連接件核心區(qū)為節(jié)點(diǎn)拉、壓合力作用點(diǎn),整體應(yīng)力水平較高,下部剪切端為部件高應(yīng)力區(qū);球臺(tái)受鋼球擠壓一側(cè)的等效應(yīng)力是未受擠壓一側(cè)等效應(yīng)力的2倍左右,球臺(tái)應(yīng)力分布較為均勻。(4)運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件建立Y型節(jié)點(diǎn)有限元模型,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元模型分析結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證有限元模型可靠性,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有限元參數(shù)擴(kuò)展分析,得出球臺(tái)壁厚度、球臺(tái)高度和腹桿壁厚度的合理取值范圍。分析結(jié)果顯示:建議節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)使用時(shí)選擇強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土作為塔柱核心混凝土;球臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)取球臺(tái)高度65mm為最優(yōu)值,取球臺(tái)壁厚度≤10mm為宜;腹桿選取時(shí)滿足腹桿壁厚度≤7mm較為合理。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU398.9
【圖文】：

2（a）錐筒型塔架 （b）格構(gòu)式塔架圖1.4 風(fēng)力發(fā)電塔架形式2000 年 Ryan K、Jason C 等[11]采用有限元軟件分析風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。2001 年，Tongguang Wang 和 Frank N. Coton[12]在考慮循環(huán)荷載影響的前提下，對(duì)塔架塔影效應(yīng)進(jìn)行分析，分析得到塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)電塔架有較強(qiáng)烈葉片負(fù)荷響應(yīng)。2002 年 N.Bazeos 等[13]對(duì)風(fēng)電塔架的尾流模型和渦流模型進(jìn)行分析，研究塔影效應(yīng)產(chǎn)生的葉片負(fù)荷響應(yīng)。2003 年 Lavasas 等[14]采用歐洲規(guī)范對(duì)塔架受自重、風(fēng)荷載和地震荷條件下進(jìn)行載疲勞壽命驗(yàn)算，為塔架設(shè)計(jì)提供參考。2004 年謝峰，趙吉文等[15]采用數(shù)值模擬對(duì) 600kW 風(fēng)力機(jī)的塔架進(jìn)行了靜、動(dòng)態(tài)分析，在靜態(tài)分析中進(jìn)行了塔架強(qiáng)度校核，在動(dòng)態(tài)分析中進(jìn)行了塔架塔架前五階固有頻率計(jì)算。2005 年 Murtagh[16]對(duì)順風(fēng)向作用下風(fēng)電塔架振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行研究

1.3.1 管板式、相貫式節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀（a）管板式節(jié)點(diǎn) （b）相貫式節(jié)點(diǎn)圖1.5 傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)形式1995 年 Packer[23]研究了 31 個(gè)不同形式圓鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)的極限承載力，得到了管內(nèi)混凝土局壓承壓計(jì)算公式。2001 年 Kim[24]對(duì)矩形鋼管相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靜力性能研究，提出支管、弦桿截面寬厚比、夾角最佳取用范圍。2004 年 Sakai 等[25]對(duì)方鋼管混凝土 X、T、K 三種節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單調(diào)靜力試驗(yàn)，提出不同節(jié)點(diǎn)形式的承載力計(jì)算公式并予以對(duì)比。2008 年聶建國(guó)等[26]針對(duì)方鋼管混凝土柱內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)提出彎矩-層間轉(zhuǎn)角變形骨架曲線的三折線模型。研究表明彈塑性階段模型雖存在一定誤差，但仍有參考意義。

5（a）節(jié)點(diǎn)連接器 （b）萬(wàn)向包裹板式節(jié)點(diǎn) （c）萬(wàn)向包裹球式節(jié)點(diǎn)圖1.6 萬(wàn)向包裹式節(jié)點(diǎn)基于上述專利，聞洋課題組先后進(jìn)行了萬(wàn)向包裹球板節(jié)點(diǎn)[36]、萬(wàn)向包裹插板節(jié)點(diǎn)[32]和萬(wàn)向包裹螺栓球節(jié)點(diǎn)[37]的力學(xué)性能研究，并于2018年成功獲批國(guó)家自然科學(xué)

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本文編號(hào)：2771304