為了減少海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng),保證其在復(fù)雜環(huán)境激勵(lì)下安全性與可靠性,該文針對(duì)海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)-調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）系統(tǒng)在隨機(jī)激勵(lì)下減振效果進(jìn)行研究。首先將海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)等效為旋轉(zhuǎn)-擺動(dòng)模型,利用路徑積分法和蒙特卡洛法分別用于求解4維和6維微分方程,計(jì)算該系統(tǒng)在隨機(jī)激勵(lì)下動(dòng)力響應(yīng)的概率密度函數(shù),對(duì)比不同TMD參數(shù)配置的減振效果。結(jié)果表明:路徑積分法和蒙特卡洛法能夠準(zhǔn)確計(jì)算海上風(fēng)電-TMD系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的概率密度函數(shù);針對(duì)算例中海上風(fēng)電筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在白噪聲激勵(lì)和隨機(jī)風(fēng)荷載激勵(lì)下,TMD結(jié)構(gòu)可有效減少振動(dòng)位移均方根值分別為47.2%、15.8%。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報(bào). 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

海上風(fēng)電等效轉(zhuǎn)動(dòng)-擺動(dòng)模型

式中，m、c和k——主結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼和剛度；md、cd和kd——附加結(jié)構(gòu)（TMD結(jié)構(gòu)）的質(zhì)量、阻尼和剛度；x?、x?和x——主結(jié)構(gòu)的加速度、速度和位移；x?d、x?d和xd——TMD結(jié)構(gòu)的加速度、速度和位移。由于TMD結(jié)構(gòu)的存在，整體系統(tǒng)可等效為2自由度系統(tǒng)。當(dāng)主結(jié)構(gòu)受到白噪聲激勵(lì)時(shí)，通過將公式（3）進(jìn)行分解，得到該系統(tǒng)的4維微分方程組為：

為了驗(yàn)證筒型基礎(chǔ)與土體的相互作用等效水平剛度與旋轉(zhuǎn)剛度，采用ABAQUS軟件建立有限元模型，由于對(duì)稱性，此處建立1/2模型。土體使用彈性模擬，土體與筒型基礎(chǔ)的尺寸、材料參數(shù)等與3.1節(jié)相同，有限元模型見圖3。該有限元模型中分別施加水平力和轉(zhuǎn)矩，繪制水平位移與轉(zhuǎn)角隨力和力矩的變化曲線，通過斜率即可得到水平剛度與旋轉(zhuǎn)剛度。由于篇幅限制，此處簡述了有限元建模的結(jié)果。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果和公式（12）計(jì)算結(jié)果可得水平剛度2.8×109N/m，旋轉(zhuǎn)剛度為5.0×1011N·m/rad，由式（2）可得，系統(tǒng)的等效剛度為k=8.0×109N/m。為了研究白噪聲激勵(lì)和隨機(jī)風(fēng)荷載激勵(lì)下，不同TMD配置的系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)和減振效果，本文分別采用恒定白噪聲強(qiáng)度和Kaimal脈動(dòng)風(fēng)荷載激勵(lì)。此處需要說明的是，實(shí)際工程中綜合減振效果、經(jīng)濟(jì)性與安全性等多方面因素考慮，質(zhì)量比一般取為[0.01,0.05][7]。表1給出了5種不同TMD參數(shù)配置，其中配置1～配置4來源于最優(yōu)化設(shè)計(jì)公式[17]，確定不同質(zhì)量比μ下的最優(yōu)頻比α?opt和最優(yōu)阻尼比ξ?opt；配置5作為對(duì)比，不含TMD結(jié)構(gòu)，僅考慮主結(jié)構(gòu)的隨機(jī)動(dòng)力響應(yīng)情況。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大尺度海上風(fēng)電筒型基礎(chǔ)在風(fēng)荷載下的響應(yīng)研究[J]. 張浦陽,熊康平,丁紅巖,郭衛(wèi)波,樂叢歡.  太陽能學(xué)報(bào). 2013(12)
[2]Bearing Capacity and Technical Advantages of Composite Bucket Foundation of Offshore Wind Turbines[J]. 練繼建,孫立強(qiáng),張金鳳,王海軍.  Transactions of Tianjin University. 2011(02)
[3]海上風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展[J]. 李曉燕,余志.  太陽能學(xué)報(bào). 2004(01)



本文編號(hào)：3614122