中空钢管混凝土风力机塔架静动力特性研究

为了探索风力机塔架的新型结构形式,提出了中空钢管混凝土塔架技术,应用静动力数值计算验证其合理性和可靠性,建立了1.5MW的中空钢管混凝土新型风力机塔架的有限元模型,考虑不同的荷载工况,对该新型塔架和传统钢塔架进行静力和模态分析,比较了两者的计算结果,分析表明:该新型塔架具有良好的结构性能,塔架的侧移和应力有明显改善,可为该类塔架的结构设计提供参考.     

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.     

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。     

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。     

大型风力机塔架在脉动风下的动力响应特性研究

采用Kaimal脉动风功率谱,考虑脉动风的空间相关性,采用AR模型模拟风电场脉动风速时程,并验证脉动风速谱与目标谱的一致性;通过有限元方法计算风力机塔架结构在风载荷作用下的动力响应特性。计算结果表明:AR模型对实际风场风速进行有效模拟,考虑脉动风的影响,塔架的风振响应显著增加;随着风速的增加,塔架的振动也随之增加,这为风力机塔架的风致响应分析和抗风研究提供了实用方法。     

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.     

风力发电机框架式塔架有限元分析

就风力发电机塔架静强度及固有频率的有限单元计算中，力学模型的建立方法和原理，讨论了有限单元类型的选取，并用图形和曲线显示了位移、振型，通过计算实例和实测结果，验证了塔架有限元模型的正确性。     

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.     

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.     

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.     

复合式塔架吊装系统的研究

本文以羊角乌江大桥的吊装系统为例,利用迈达斯对复合式塔架的吊装系统和普通吊装系统进行建模,计算当跑车位于三个不同位置时,两种吊装系统塔架位移、塔架的应力、塔架的稳定性和塔脚的反力。通过对计算结果的分析比较,复合式塔架吊装系统是较为经济、安全的施工方案。     

空间塔架静力分析(一 )——空间塔架的侧向位移计算

本文讨论了各类平行弦塔架和截角银塔架在侧向载荷作用下侧向位移的计算,给出了新的计算公式与图表,并由塔架模型的试验与有限元分析证明理论分析是正确的。     

钢管混凝土格构式风力发电机塔架可靠性分析

本文对钢管混凝土格构式风力发电机塔架的构件抗力和体系所受荷载进行了统计分析,利用荷载增量最小准则法判别塔架体系的主要失效路径,并计算出塔架的可靠度.     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

水平轴风力发电机塔架模态影响因素分析

 以某个大型水平轴风力发电塔架为例,采用四因素三水平试验对影响水平轴风力发电机塔架模态的因素进行分析;运用矩阵分析法对塔架进行模态计算,并利用大型有限元软件ABAQUS完成了塔架的数学建模和模态分析,分别考虑了塔架底部门洞、风轮(含轮毂)和机舱的质量、风轮(含轮毂)及机舱的整体偏心、塔架的壁厚及直径对塔架模态的影响。结果表明,风轮(含轮毂)及机舱的整体质量、塔架的壁厚以及直径对塔架的模态影响最为显著,而塔架底部的门洞对塔架模态的影响很小,可以忽略;塔架顶部风轮(含轮毂)及机舱的整体偏心对塔架模态的影响情况由风轮(含轮毂)及机舱的整体偏心程度决定,偏心越大受影响的程度越大。     

格构式塔架动力风荷载解析模型

基于高频底座天平测力风洞试验, 得到了三种典型的格构式塔架的顺风向、横风向与扭转向一阶振型广义荷载谱与均方根广义力系数.在此基础上,利用最小二乘法拟合,建立了格构式塔架的一阶振型广义风荷载谱解析模型.该模型与风洞试验结果吻合较好,可在此基础上建立格构式塔架二维或三维动力响应的频域计算方法.     

塔架的静力和振动计算

本文介绍用矩阵位移法计算具有各种腹杆形式的塔架在风力下和在地震作用下的内力、位移和转角,以及塔架的自振周期和振型。节点坐标、节点外力、节点和杆件编号均采用自动形成方式,以减少输入数据。此外,在程序中应用有效的计算方法以节约计算时间和存储量。     

风力机组关键部件运动学与动力学仿真研究

以风力发电机组为研究对象,采用动量叶素理论计算叶片在不同风速下的气动载荷,在三维软件Solidworks中建立了叶片、轮毂、机舱和塔架等关键功能部件的三维模型,在Ansys中对叶片和塔架进行柔性化处理,生成叶片和塔架的MNF文件,建立了风力机组关键功能部件的ADAMS刚柔耦合多体系统动力学模型.将计算的载荷均匀加载到风力机组的叶片上,对风力机在风速由5 m/s变化到25 m/s的过程进行仿真,得到叶片和塔架的振动变形特性曲线.该仿真能够很好地模拟风力机的振动变形特性,为风力机的虚拟样机仿真提供了一种可行的方法.     

传递矩阵法在风力机塔架动力学分析中的应用

根据风力机圆筒型塔架和基础的结构特点,将塔筒简化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将塔架基础简化为平动弹簧阻尼系统和扭簧扭阻系统的组合。使用传递矩阵法构建了风力机塔架及其基础的动力学分析模型。对某滩涂型风力机塔架进行了自振频率及振型分析,分析结果同测试结果和有线元结果基本相同。传递矩阵法相对于模态分析法和有限元法具有建模容易,计算速度快等优点,非常适合风力机塔架的结构动力学分析。