為研究不同土質(zhì)時(shí)地震載荷對(duì)大型風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響,基于Wolf方法建立風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)與土體的耦合模型,通過(guò)FAST軟件仿真Wind PACT 1.5 MW風(fēng)力機(jī)在不同土質(zhì)和不同地震強(qiáng)度時(shí)塔架的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。通過(guò)分析不同工況下風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng),發(fā)現(xiàn)地震載荷對(duì)塔頂位移和塔基彎矩的影響不可忽略,尤其是塔頂側(cè)向位移和塔基俯仰力矩。在九級(jí)設(shè)防烈度地震作用下,相比無(wú)地震工況,軟土、硬黏土和巖土地質(zhì)風(fēng)力機(jī)塔頂側(cè)向位移分別增大925%、785%和771%。且由于軟土阻尼最小,能量耗散小,所以地震后塔架響應(yīng)降低的速率最慢。 

【文章來(lái)源】：熱能動(dòng)力工程. 2018,33(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

土－構(gòu)耦合模型Fig．1Asoilbody-structurecoupledmodel

?問(wèn)?［22］Tab．2MainparametersofaWindPACT1．5MWwindturbine［22］參數(shù)數(shù)值額定功率/MW1．5額定風(fēng)速/m·s－112．0葉片數(shù)3風(fēng)輪直徑/m70輪轂直徑/m3．5塔架高度/m82．39輪轂質(zhì)量/kg15148葉片質(zhì)量/kg5043機(jī)艙質(zhì)量/kg51170塔架質(zhì)量/kg1317661．3仿真流程風(fēng)場(chǎng)仿真軟件、地震及動(dòng)力學(xué)模擬軟件采用NＲEL的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包。聯(lián)合TurbSim(湍流風(fēng)模擬)、AeroDyn(空氣動(dòng)力學(xué))、Sesimic(地震)和FAST建立風(fēng)力機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真模型。具體步驟如圖3所示。圖3地震動(dòng)力學(xué)仿真流程圖Fig．3Chartshowingtheflowpathofthesimulationbyusingtheseismicdynamics2載荷計(jì)算2．1地震加速度譜及地震載荷計(jì)算通常采用加速度時(shí)程的方式表示地震波。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范生成地震反應(yīng)譜，圖2為國(guó)標(biāo)GB50011－2010定義的標(biāo)準(zhǔn)地震反應(yīng)譜［23］。圖4中，αmax為地面設(shè)計(jì)加速度峰值(g，g=9．8m/s2);γ—衰減系數(shù);η1—直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù);Tg—特征周期，s;η2—阻尼調(diào)整系數(shù)，T—結(jié)構(gòu)自振周期，s。當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比不為5%時(shí)，地震影響系數(shù)曲線的阻尼修正系數(shù)和形狀參數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。曲線下降段的衰減系數(shù)γ:γ=0．9+0．05－ξ0．3+6ξ(3)直線下降段的下降斜率修正系數(shù)η1(當(dāng)η1小于0時(shí)取0):η1=0．02+0．05－ξ4+32ξ(4)阻尼修正系數(shù)η2(當(dāng)η2小于0．55時(shí)，應(yīng)取·131·

熱能動(dòng)力工程2018年0．55):η2=1+0．05－ξ0．08+1．6ξ(5)式中:ξ—阻尼系數(shù)，ξ=5%。圖4反應(yīng)譜示意圖Fig．4Schematicdiagramoftheresponsespectrum對(duì)于特定的風(fēng)電場(chǎng)，需要根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)和設(shè)計(jì)抗震強(qiáng)度等條件，選擇合適的地面設(shè)計(jì)加速度峰值amax和特征周期Tg，然后對(duì)上述加速度反應(yīng)譜進(jìn)行模擬，即可得到人工合成的地震加速度時(shí)程。根據(jù)我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011－2010［24］，可以確定特征周期Tg及地面設(shè)計(jì)加速度峰值αmax，如表3和表4所示，表4中g(shù)(9．8m·s－2)為重力加速度。表3特征周期取值Tab．3Valueofthecharacteristicperiodchosen土質(zhì)Tg/s軟土0．55硬黏土0．45巖土0．25表4地面設(shè)計(jì)加速度峰值Tab．4Peakvalueoftheaccelerationonthegroundsurfacedesigned地震烈度amax/g70．0880．1690．32根據(jù)3種不同的土質(zhì)和3種不同的地面設(shè)計(jì)加速度峰值，一共計(jì)算了9種地震的反應(yīng)譜和加速度譜。圖5為軟土?xí)r九級(jí)烈度地震的目標(biāo)譜匹配情況，對(duì)應(yīng)的地震加速度匹配前后時(shí)域變化情況如圖6所示。圖5目標(biāo)響應(yīng)譜匹配情況Fig．5Targetresponsespectrummatched圖6實(shí)際加速度時(shí)域變化Fig．6Changesoftheactualaccelerationinthetime-domain地震發(fā)生時(shí)，基礎(chǔ)平臺(tái)的目標(biāo)加速度為地震加速度，此時(shí)基礎(chǔ)平臺(tái)α方向地震載荷Fα為:Fα=－Kα(Dα－Dα，t)－Cα(Uα－Uα，t)(6)式中:α—方向，即圖1中的x，y，z;Dα、Uα—基礎(chǔ)平臺(tái)α方向的實(shí)際位移，m和實(shí)際運(yùn)動(dòng)速?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3280754