本文關(guān)鍵詞：地震荷載作用下海上電氣平臺動力模型試驗

  更多相關(guān)文章： 海上電氣平臺 水彈性相似律 結(jié)構(gòu)動力模型試驗 有限元方法 地震荷載

【摘要】：風能是清潔的可再生能源,風力發(fā)電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu),緩解環(huán)境污染等方面發(fā)揮著重要作用。隨著陸上風電資源的良性開發(fā),風能蘊藏量更為豐富、陸地占用率更少的海上風電逐漸進入各國視野。海上風電發(fā)展呈現(xiàn)出兩大趨勢：一是裝機容量不斷增加；二是深海風電技術(shù)不斷發(fā)展完善�？紤]到送電的經(jīng)濟性和并網(wǎng)的安全性,采用海上升壓站送出將會是未來深遠海大規(guī)模海上風電開發(fā)的必然選擇。海上電氣平臺作為海上風電場升壓站電氣設(shè)備的承重結(jié)構(gòu),其特點是大量電氣設(shè)備布置在甲板上。電氣平臺不僅需要確保自身在外部環(huán)境荷載作用下的安全,還要保證電氣設(shè)備的正常運行。在風、浪、流等復雜環(huán)境荷載和地震、海冰等極端荷載的作用下,如何確保電氣平臺的安全、保證電氣設(shè)備的正常運行,是進行近海風電場設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。目前國內(nèi)鮮有海上升壓站電氣平臺的研究成果,這在迅速發(fā)展的海上風電領(lǐng)域中顯得相對滯后,因此,本文研究對今后海上風電場升壓站電氣平臺的設(shè)計有參考意義。本文基于某海上風電場電氣平臺,完成了動力試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計,系統(tǒng)地開展了海上電氣平臺在不同地震荷載工況下的模型試驗研究。本文完成的主要工作包括：(1)動力模型試驗相似律的確定。基于彈性相似律和弗勞德數(shù)相似,同時考慮截面彎曲剛度相似,推導了用于開展海上電氣平臺模型試驗的水彈性相似律。(2)海上電氣平臺試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計和制作。綜合考慮試驗設(shè)備能力以及相關(guān)的水文條件確定了結(jié)構(gòu)原型和模型的幾何比尺；基于相似關(guān)系,確定模型結(jié)構(gòu)各部分的幾何尺寸,完成海上電氣平臺試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計和制作。(3)開展了海上電氣平臺動力模型試驗。通過白噪聲激勵,得到了結(jié)構(gòu)基頻、振型以及振型阻尼比等動力特性參數(shù)。以實際地震記錄和人工合成地震動作為激勵,開展了不同地震作用方向下的動力模型試驗,研究了海上電氣平臺結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特性。(4)試驗結(jié)果和數(shù)值計算結(jié)果的對比驗證。運用ANSYS建立了模型結(jié)構(gòu)的有限元模型�；趧恿δＰ驮囼灩r,開展了電氣平臺模型的有限元地震時程響應(yīng)分析。試驗結(jié)果和數(shù)值計算結(jié)果基本一致,從而驗證了有限元模型的合理性和試驗結(jié)果的準確性。
【關(guān)鍵詞】：海上電氣平臺 水彈性相似律 結(jié)構(gòu)動力模型試驗 有限元方法 地震荷載
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614;U674.37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 海上電氣平臺發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.1.1 海上風電發(fā)展趨勢10
• 1.1.2 國內(nèi)外海上電氣平臺發(fā)展10-11
• 1.1.3 海上電氣平臺的研究意義11-12
• 1.2 海上平臺研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 波浪荷載研究12-13
• 1.2.2 地震荷載研究13-14
• 1.2.3 海冰荷載研究14-15
• 1.2.4 其他研究15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 2 模型設(shè)計17-28
• 2.1 動力模型試驗相似關(guān)系17-18
• 2.1.1 水彈性相似律17
• 2.1.2 基本參數(shù)相似關(guān)系17-18
• 2.2 有機玻璃材料力學試驗18-20
• 2.2.1 密度測定18-19
• 2.2.2 靜彈模及泊松比測定19-20
• 2.2.3 動彈模測定20
• 2.3 動力試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計20-27
• 2.3.1 相似比尺選取20-21
• 2.3.2 試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計21-24
• 2.3.3 環(huán)境荷載相似轉(zhuǎn)換24
• 2.3.4 相似關(guān)系驗證24-26
• 2.3.5 試驗?zāi)Ｐ图庸?/span>26-27
• 2.4 模型結(jié)構(gòu)坐標系27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 動力特性試驗28-39
• 3.1 動力特性分析理論和計算方法28-31
• 3.1.1 頻率28-29
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)振型29
• 3.1.3 振型阻尼比29-31
• 3.2 振動臺模型試驗31-34
• 3.2.1 試驗設(shè)備31-32
• 3.2.2 傳感器布置32-33
• 3.2.3 試驗內(nèi)容與方法33-34
• 3.3 動力特性分析34-38
• 3.3.1 頻率34-36
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)振型36-37
• 3.3.3 振型阻尼比37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 地震荷載試驗39-84
• 4.1 試驗設(shè)計40-47
• 4.1.1 地震波選取40-44
• 4.1.2 傳感器布置44-46
• 4.1.3 試驗工況46-47
• 4.2 振動臺試驗47-50
• 4.2.1 振動臺輸入地震波加速度響應(yīng)譜47-49
• 4.2.2 振動臺輸入地震波頻域分析49-50
• 4.3 加速度試驗結(jié)果分析50-70
• 4.3.1 Y試驗方向50-61
• 4.3.2 45°試驗方向61-69
• 4.3.3 X試驗方向69-70
• 4.4 應(yīng)變試驗結(jié)果分析70-82
• 4.4.1 Y試驗方向70-77
• 4.4.2 45°試驗方向77-82
• 4.4.3 X試驗方向82
• 4.5 本章小結(jié)82-84
• 5 數(shù)值驗證84-90
• 5.1 有限元模型84
• 5.2 動力特性驗證84-85
• 5.2.1 頻率84-85
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)振型85
• 5.3 地震有限元結(jié)果驗證85-89
• 5.3.1 加速度時程對比86-87
• 5.3.2 加速度頻域響應(yīng)驗證87-88
• 5.3.3 應(yīng)變時程對比88-89
• 5.4 本章小結(jié)89-90
• 6 結(jié)論與展望90-92
• 6.1 結(jié)論90-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻92-95
• 附表1 試驗工況說明95-96
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況96-97
• 致謝97-98

【參考文獻】

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本文編號：990725