由于風(fēng)機結(jié)構(gòu)所處環(huán)境復(fù)雜,且不考慮舒適度等因素,在環(huán)境荷載激勵下結(jié)構(gòu)振動明顯,可靠性問題尤為突出。本文以不同環(huán)境荷載激勵下風(fēng)機結(jié)構(gòu)的損傷評估為研究背景,通過理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究,圍繞風(fēng)荷載的非高斯性對風(fēng)機結(jié)構(gòu)極值可靠性和疲勞損傷的影響以及近遠場地震作用下結(jié)構(gòu)抗震性能的評估開展研究。主要研究內(nèi)容及成果結(jié)論如下:（1）基于風(fēng)電場測風(fēng)氣象塔實測風(fēng)速資料,分析來流風(fēng)場的非高斯特性。根據(jù)非高斯穿越過程,通過傅里葉譜方法生成風(fēng)機硬化、軟化和高斯風(fēng)場,討論風(fēng)荷載的非高斯性對風(fēng)機結(jié)構(gòu)控制截面動力響應(yīng)和極值可靠性的影響。在考慮葉片與來流間的氣彈效應(yīng)以及葉片與塔身相互作用的條件下,根據(jù)多體動力有限元,計算風(fēng)機控制截面的應(yīng)力響應(yīng),并對應(yīng)力響應(yīng)的時域和頻域特性進行分析。著重比較三種不同概率特性風(fēng)荷載作用下風(fēng)機正常運行和停機狀態(tài)下的短期極值,并對不同重現(xiàn)期的長期極值和失效概率進行估計。結(jié)果表明,不同概率特性風(fēng)荷載作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的時域前三階特征值和頻域帶寬系數(shù)的均值均近似相等。風(fēng)荷載的非高斯性對重現(xiàn)期10年、20年和50年的極值響應(yīng)均有較大影響,風(fēng)機結(jié)構(gòu)不同使用年限的失效概率變化顯著,在極值可靠性... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究意義
    1.3 風(fēng)機結(jié)構(gòu)荷載評估
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 風(fēng)機結(jié)構(gòu)極值失效的研究現(xiàn)狀
        1.4.2 風(fēng)機結(jié)構(gòu)疲勞失效的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 近遠場地震作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.5 研究思路和主要內(nèi)容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 研究內(nèi)容
2 非高斯風(fēng)荷載作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)極值響應(yīng)估計
    2.1 來流風(fēng)場的時域特性
        2.1.1 非高斯性特性
        2.1.2 來流風(fēng)場的非高斯性
    2.2 非高斯風(fēng)場模擬
        2.2.1 高斯風(fēng)場模擬
        2.2.2 非高斯穿越過程
        2.2.3 非高斯風(fēng)場模擬
        2.2.4 風(fēng)機結(jié)構(gòu)正常風(fēng)速和極值風(fēng)速模擬
    2.3 風(fēng)荷載作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)動力特性分析
        2.3.1 風(fēng)機結(jié)構(gòu)模型建立
        2.3.2 風(fēng)機結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)計算
    2.4 風(fēng)機結(jié)構(gòu)極值響應(yīng)估計
        2.4.1 風(fēng)機結(jié)構(gòu)短期極值估計
        2.4.2 風(fēng)機結(jié)構(gòu)長期極值估計
    2.5 本章小結(jié)
3 非高斯風(fēng)荷載對風(fēng)機結(jié)構(gòu)疲勞損傷的影響
    3.1 疲勞損傷基本理論
    3.2 考慮荷載不確定性的裂紋形成壽命
    3.3 考慮S-N曲線參數(shù)不確定性的裂紋形成壽命
    3.4 風(fēng)機塔基連接處裂紋擴展壽命評估
    3.5 本章小結(jié)
4 全風(fēng)向非高斯來流作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)疲勞壽命評估
    4.1 來流風(fēng)場的偏斜橢圓模型
        4.1.1 簡化高斯模型
        4.1.2 偏斜橢圓模型
        4.1.3 平均風(fēng)速超越率和風(fēng)向概率密度
        4.1.4 實測數(shù)據(jù)分析
    4.2 來流風(fēng)場的簡化計算
    4.3 考慮來流風(fēng)向影響的裂紋形成壽命評估
        4.3.1 考慮荷載不確定性的裂紋形成壽命
        4.3.2 考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性的裂紋形成壽命
    4.4 考慮來流風(fēng)向影響的裂紋擴展壽命評估
    4.5 本章小結(jié)
5 長周期地震動作用下風(fēng)機結(jié)構(gòu)振動臺試驗研究
    5.1 試驗?zāi)康?br>    5.2 試驗設(shè)備及儀器
    5.3 風(fēng)機結(jié)構(gòu)模型設(shè)計
    5.4 試驗方案設(shè)計
        5.4.1 測點及傳感器布置
        5.4.2 試驗加載工況與步驟
    5.5 試驗結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
6 近斷層地震動對風(fēng)機結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響
    6.1 典型地震動頻譜特性分析
    6.2 近斷層地震動特性分析
    6.3 近斷層地震動特性參數(shù)對風(fēng)機結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 本文工作總結(jié)
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 對未來工作的展望
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]定日鏡結(jié)構(gòu)的動力風(fēng)效應(yīng)和風(fēng)致疲勞損傷研究[J]. 黃嵩,黃銘楓,葉何凱,胡德軍.  工程力學(xué). 2017(12)
[2]長周期地震動作用下隔震連續(xù)梁橋地震反應(yīng)特性研究[J]. 孫穎,陳天海,卓衛(wèi)東,谷音,許智星.  工程力學(xué). 2016(S1)
[3]近斷層地震動空間分布特征對斜拉橋地震響應(yīng)影響[J]. 李帥,王景全,顏曉偉,馮宇.  土木工程學(xué)報. 2016(06)
[4]地震與波浪作用下近海風(fēng)電結(jié)構(gòu)響應(yīng)及倒塌模式[J]. 柳國環(huán),練繼建,于通順.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[5]某風(fēng)電塔結(jié)構(gòu)基于性能的抗震分析[J]. 戴靠山,易立達,劉瑤,毛振西.  結(jié)構(gòu)工程師. 2015(05)
[6]現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組地震作用計算方法對5MW風(fēng)力發(fā)電機組的適用性研究[J]. 季亮,祝磊,姚小芹,楊洪源.  太陽能學(xué)報. 2014(11)
[7]新型風(fēng)電塔減振器的概念設(shè)計和試驗初步驗證[J]. 戴靠山,王健澤,毛日豐,向志華,魯正.  土木工程學(xué)報. 2014(S1)
[8]長周期地震動的特性分析及界定方法研究[J]. 李雪紅,王文科,吳迪,徐秀麗,李枝軍,李曄暄.  振動工程學(xué)報. 2014(05)
[9]風(fēng)力發(fā)電機錐臺型塔筒和格構(gòu)式塔架的抗震性能試驗研究與對比分析[J]. 李斌,楊曉云,高春彥.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2013(S1)
[10]近斷層地震動特征參數(shù)對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響分析[J]. 韓淼,段燕玲,孫歡,繩雯.  土木工程學(xué)報. 2013(06)

博士論文
[1]海上風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)抗船撞及抗震性能研究[D]. 郝二通.大連理工大學(xué) 2016
[2]海上風(fēng)機結(jié)構(gòu)振動特性分析與動態(tài)參數(shù)識別研究[D]. 董霄峰.天津大學(xué) 2014
[3]近斷層地震動對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的影響研究[D]. 李明.中國地震局工程力學(xué)研究所 2010



本文編號：3159529