【摘要】：風(fēng)能是一種清潔、安全、永續(xù)的可再生能源。相對于陸上風(fēng)電,海上風(fēng)電資源更豐富,前景更為廣闊,但同時也處于更為復(fù)雜的海洋環(huán)境之中,海上風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在各種環(huán)境荷載(如風(fēng)、波浪、海流等)作用下的安全性與穩(wěn)定性,一直是研究領(lǐng)域中的重點與難點。因此,開展風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在主要環(huán)境荷載作用下的動力分析與疲勞分析對風(fēng)機在服役期內(nèi)的安全與使用有著非常重要的意義。 根據(jù)海床地質(zhì)條件,選擇三腳架樁式基礎(chǔ)進(jìn)行分析,主要研究內(nèi)容包括： 1)對主要環(huán)境荷載進(jìn)行分析計算。采用五階Stokes波理論與Morison方程計算波流共同作用下斜樁與豎樁的波流荷載；對于動力分析,采用P-M波浪譜確定波面運動過程,進(jìn)而確定波流荷載時程；根據(jù)風(fēng)的特性采用濾波法模擬不同高度處的風(fēng)荷載時程。 2)采用有限元分析軟件ANSYS,建立支撐結(jié)構(gòu)有限元模型,分別計算支撐結(jié)構(gòu)在正常工況與極端工況時風(fēng)、浪荷載作用下的動力響應(yīng),根據(jù)計算結(jié)果,確定結(jié)構(gòu)承受的主導(dǎo)荷載,并以隨機主導(dǎo)荷載疊加最大次要荷載的荷載組合方式組合風(fēng)浪荷載,計算耦合荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。結(jié)果表明,風(fēng)機荷載為主導(dǎo)荷載,正常工況較極端風(fēng)況結(jié)構(gòu)響應(yīng)更大,耦合荷載作用下支撐結(jié)構(gòu)的響應(yīng)主要反映了主導(dǎo)荷載—風(fēng)荷載的隨機特性。 3)采用基于S-N曲線和線性累積損傷準(zhǔn)則的疲勞計算方法,對海上風(fēng)機基礎(chǔ)應(yīng)力集中顯著的關(guān)鍵位置的疲勞損傷進(jìn)行了計算。采用廣泛使用的熱點應(yīng)力法計算應(yīng)力幅值,根據(jù)S-N曲線與疲勞設(shè)計因子計算出結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。 分別計算了結(jié)構(gòu)在風(fēng)機荷載與波浪荷載作用下的疲勞損傷度,再對二者進(jìn)行疊加,進(jìn)而求得結(jié)構(gòu)位置在兩種荷載作用下的疲勞損傷度。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P75

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