输电塔线体系分析方法现状及存在的问题

总结了两类常用输电塔线体系的分析方法在国内外的研究发展现状,对塔线体系运行过程中塔架各组成杆件受力特性进行了论述,并对输电塔架设计中采用的截面形式进行了分类比较.     

盆式调谐/颗粒阻尼器在风力发电塔振动控制中的实测研究

基于调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器的工作原理,提出了一种适用于风力发电塔架振动控制的盆式调谐/颗粒阻尼器.为了研究阻尼器的减振效果,以某1.5 MW陆上风机为样机,设计、制作并分阶段将阻尼器安装在塔顶平台.在塔顶布置加速度传感器测得急停工况和正常运行工况下风力发电塔顶部的动力响应.采用峰值法得到急停工况下塔架的一阶模态阻尼比,采用散点法得到运行工况下阻尼器的减振效率.实测分析结果表明,该阻尼器不仅可以有效增加急停工况下塔架垂直主轴方向的一阶模态阻尼比,还可有效减小大风条件下风机运行工况下塔架的振动.     

小型风力发电机塔架分析及优化设计

塔架是风力发电机的重要受力组件,塔架的截面形状、塔架高度和最小直径对塔架的力学性能影响显著.提出基于遗传算法优化塔架的厚度和直径,避免因发电机的激励引起的共振、使塔架的质量最轻,降低塔架的制造成本.为风力发电机塔架的设计制造提供了理论依据.     

风力发电机组塔架的仿竹结构设计

针对风力发电机组塔架高耸结构稳定性问题,结合仿生结构设计理论,将竹子纤维束引入塔架结构,研究通过仿竹结构设计提高塔架稳定性的方法.以2 MW风力发电机组塔架为研究对象,采用层次分析法对竹子与塔架的相似度进行计算,验证生物选型的合理性.通过研究竹子纤维束特征与竹身稳定性的关系,设计出具有4根加劲肋的仿竹塔架.应用有限元数值分析方法对仿竹塔架和原型塔架的静态和动态效能进行分析,结果表明:仿竹塔架的塔顶位移和最大应力相较原型塔架分别降低了2.27%和13.48%,仿竹塔架前两阶固有频率相较原型塔架提升了1.31%和1.58%,仿竹塔架结构整体稳定性提升了1.4%.验证2 MW风力发电机组塔架仿竹设计的可行性可为后续塔架结构设计提供新的方法.     

四边形钢管角钢组合结构通信塔的设计

介绍了一种新型通信塔的设计过程,并通过大量实际计算,对塔架外形及斜杆倾斜角度与塔架用钢量、塔架底部荷载和塔架变形的关系进行了探讨。     

钢管混凝土格构式风力发电机塔架的结构选型及优化

介绍了一种新型风力发电机塔架的结构选型及优化,结合大量塔架模型算例,运用大型有限元分析软件ANSYS 10.0,以塔架的用钢量、水平刚度为指标,给出不同腹杆型式、不同塔身斜率等体型参数对风力发电机组塔架受力性能的敏感影响程度,确定风力发电机组塔架体型参数的最优取值范围或最佳设计方案,为今后的设计工作提供参考设计尺寸及设计方案.     

固支塔架缆风设计计算

为了寻求大跨度、吊重大的缆吊桥梁施工中的塔架缆风结构的合理设计,根据索的特性,讨论塔架缆风的共同工作机理,以固支塔架缆风为例,采用变形协调原理,在规范要求的控制位移条件下,侧向荷载作用时,塔架缆风结构的缆风设计数量及安装张力.     

钢管混凝土格构式风力发电机塔架的设计与有限元分析

介绍了一种新型风力发电机塔架的设计过程,通过构造措施和内力计算设计了一个钢管混凝土格构式三肢柱风力发电机塔架.运用SAP2000软件进行建模分析,得出该塔架满足强度、刚度、稳定性要求,证实了本文提出的设计方法的可行性.     

兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架性能分析

为避免兆瓦级风力发电机组风激共振破坏问题,采用流体控制方程建立了兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架流场模型,模仿棕榈树树干直径随高度变化的规律,分3段建立仿生塔架,对兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架进行了流固耦合数值分析。结果表明,仿生塔架与同类项普通塔架相比,兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架变形虽然稍有增大,但能满足风机塔架的变形设计要求,其最大应力下降了3 MPa,1阶固有频率避开了共振的频率范围,材料用量减小了10%,减轻了塔架的质量。     

组合式塔架结构的地震弹塑性时程分析

基于通用有限元分析软件对某组合式塔架结构的抗震性能进行分析,主要研究了铝合金塔架底部支承在不同高度钢塔架条件下结构的模态与不同地震波作用下的结构动力响应.分析结果表明:下部钢塔架与上部铝合金塔架的材料特性与截面尺寸的变化导致整体结构自振频率会减小;同时,随着钢塔架高度的增加结构顶部最大水平位移会逐渐增大,然而位移角的最大值出现在底部钢塔架高度为20m的工况.另外,最大应力会出现在组合式塔架变截面的部位,可为此类组合式塔架结构的设计提供一定参考.     

钢结构异形塔架在风荷载作用下的性能及刚度分析

分析了某钢结构异形塔架在不同荷载作用下的静力和动力性能,以及塔架在各方向风荷载作用下的性能.分析了塔架刚度的影响因素,包括考虑不同横膈布置对刚度的影响及不同连接方式对塔架结构刚度产生的变化.研究表明,风荷载是该塔架设计的控制因素,地震作用和温度应力对其影响不大.     

预应力钢筋混凝土风力发电塔架的地震响应分析

随着风力发电机向海上风力发电和单机大容量的趋势发展,预应力钢筋混凝土塔架将有更广阔的前景.为此,以功率2 Mw的大型风力发电塔架为例,参考日本土木学会的风力发电塔架结构设计指南,提出了一种预应力钢筋混凝土塔架的设计方案,建立了结构计算模型,对其动力性能进行了研究,并做了地震响应分析.采用EL Centro实测地震波,对预应力钢筋混凝土塔架结构的有限元模型进行了仿真计算,并将时程分析结果与按设计指南提出的地震反应谱方法得出的设计值进行了比较分析;讨论了安全检查用工作洞口的设置对塔架结构抗震性能的影响;研究了不同的地震波入射角时塔架结构的地震响应,对该结构的抗震性能进行了详细的分析.结果表明,所提出的预应力钢筋混凝土结构形式不仅可以避免由叶轮脉动激励的共振响应,且具有较好的抗震性能,工作洞口的设置并不影响其抗震性能.研究结果将为预应力钢筋混凝土塔架的设计提供重要的理论依据.     

基于频率控制的多约束风电塔优化方法

提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.     

基于APDL有限元法和正交试验的风力机塔架模态影响因素分析

为了对影响风力机塔架模态的因素有较全面而深入的认识,将有限元法中的APDL参数化语言与正交试验法相结合,对某大型风力机塔架进行两个方面的模态影响因素分析。结果表明,塔架直径、壁厚、顶部质量和地基刚度对塔架模态影响显著,塔底处的直径和壁厚的影响大于塔顶处的直径和壁厚的影响;塔架一阶频率与顶部质量呈线性递减关系,塔架一阶频率随地基刚度增加而增加,但增加的趋势逐渐减小;塔架底部门洞的有无对塔架模态的影响很小,可以忽略。本文研究的方法和结论可为风力机塔架的设计提供有效的理论参考。     

铝合金塔架抗风优化研究

运用ANSYS有限元软件对风荷载作用下不同工况的铝合金塔架结构的受力性能进行了分析,并对塔架结构进行了优化.结果表明:风向角对铝合金塔架结构受力性能影响较大,0°风向角下,采用固接或铰接方式时,塔架结构所受应力均较小;45°风向角下,采用固接方式,塔架结构所受应力较大,导致结构破坏,采用铰接方式,塔架结构所受应力明显变小,可以满足设计要求.     

钢管混凝土风力发电机格构式塔架抗震性能的试验研究

以目前常用的1.5MW风力发电机组锥筒型塔架为参考对象,设计了三肢柱和四肢柱钢管混凝土风力发电机格构式塔架模型。通过对塔架模型进行拟静力试验,对比研究了三肢柱和四肢柱钢管混凝土风力发电机格构式塔架的滞回性能、耗能能力等抗震性能。研究结果表明：三肢柱和四肢柱钢管混凝土风力发电机格构式塔架均具有良好的抗震性能和耗能能力。     

缆吊系统主扣合一塔架结构分析与优化

为了解决在复杂地质环境下斜拉扣挂缆吊吊装系统主塔和扣塔设置问题,提出主塔和扣塔合为一个塔架的方法。由于主塔和扣塔合为一个塔架受力非常复杂,采用常规的计算方法难以有效的计算缆吊吊装系统的受力,因此采用遗传算法对主扣合一塔架进行优化,通过优化后得出塔架内力及两岸锚固措施达到较高的安全系数。结果表明,采用遗传算法的优化方法能较好地解决主扣合一塔架设计问题。     

风力机塔架动力相似模型的振动分析

本文讨论了应用理论计算和缩尺模型测试相结合的方法进行风力机塔架的结构动态设计。讨论了作用在风力机上的随机风荷载、塔架的动力相似模型以及该模型的试验模态参数,得到理论计算、相似换算和模型测试结果的一致性,从而为塔架抗风振优化设计开辟了新途径。     

海上风车塔架随机载荷作用下非线性动力可靠性分析研究

本文依据哈密顿原理建立了具有非线性弹性基础的海上风车塔架结构时域分析方程,采用完全离散法将振动方程离散化,运用线性滤波法的自回归技术模拟脉动风速时程,分析了空间与时间步长以及载荷频率对数值计算稳定性的影响.并对一海上风车进行了塔架结构的动力响应时程计算和基于一次超越的塔架结构动力可靠性计算,为海上风车结构塔架可靠性分析设计提供借鉴和参考.     

自立式输变电塔架稳定性分析与加固

针对猫脸型直线高压输变电塔架在新工况下不能满足正常工作,该文应用有限元法对其进行力学分析,在最不利荷载下找出超出容许承载力和稳定性不足的构件,进而研究塔架的加固方案以使其满足设计规范的要求;结合实际工程中施工,设计其加固构件及其安装方式;文中提出的塔架加固方案对输变电工程有参考价值。