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。     

仿竹型筒式立体停车结构的环箍层布置研究

基于对竹子优越力学性能的分析及其相应结构特点的研究,在考虑到垂直升降型立体车库结构与竹子宏观结构形式及荷载形式的相似性后,提出按等稳等侧移的仿竹原则在这类结构适当高度处设"节",形成带有环箍层的仿竹型筒式钢构架结构,并对仿竹型结构与非仿竹型结构进行静力及稳定性能综合对比分析.结果表明:按此原则布置环箍层的仿竹型结构的抗侧刚度显著提高,层间位移小且均匀,利于升降设备运行;柱内力突变程度相对缓和,结构抗倾覆能力提高;结构整体稳定性由环箍层间等效短柱控制,稳定极限承载能力增强,验证了仿竹型立体停车结构中环箍层布置的合理性.     

1.5MW风力发电机组机械结构设计

详细介绍了1.5 MW风力发电机组机械结构设计,主要包括基于半直驱式变速恒频风电机组的总体方案设计、变桨减速器设计和主传动系统设计等,为加快风力发电机组机械结构国产化和风力发电机组的维修及维护提供依据。     

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.     

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。     

兆瓦级直驱风力发电机组3D仿真培训装备研制

以企业的2 MW直驱风力发电机组为原型,研制一种学生、企业可用的兆瓦级直驱风力发电机组3D仿真培训装备.阐述了该装备的设计思路、总体构成、关键技术.该装备采用软硬件相结合的方式实现,设计了风力发电机组的安装、调试、维护、运行、监测等功能,可以为学校学生实践教学、企业员工培训、调试员预调试程序等工程提供一个良好的平台.     

直驱轮式轴向磁场永磁风力发电机的研究

从降低成本、提高可靠性以及便于维护出发,提出了一种新型直驱轮式轴向磁场风力发电机组,将风力发电机、叶片支撑结构和叶片形成一个整体的紧凑型风力发电机组.分析了用软磁复合材料(SMC)材料作为轴向磁场风力发电机定子材质的可行性.对轮式轴向磁场永磁发电机关键部件进行了设计,对主轴和转子盘进行了结构分析.通过得到的受力图与计算结果,验证了各部件机械结构设计的合理性,为新型风力发电机的研发提供了研究基础.     

自密实混凝土-钢管组合结构风电塔架模型静力试验

目的对自密实混凝土-钢管组合新型的塔架组合结构进行模型设计,得出模型的变形规律,为该方案用于真实的大型组合结构塔架的生产提供一定的理论依据.方法以小型风电塔架为使用对象,通过对钢管混凝土组合结构的优化设计得到经济合理的结构设计方案,对制作缩小模型进行了强度、刚度、稳定性的测试试验数据进行分析.以1. 0 mm厚普通钢板制成内外锥筒,成内外锥筒,在夹层中灌自密实混凝土的制作方案.结果试件顶部在水平力下应变是增加的趋势,在受拉底部变化较为剧烈且受拉应变远远大于受压应变,当加载大于最不利工况3. 345 kN时结构并未屈服,满足《风力发电机组设计要求》(JBT10300—2001)要求.结论混凝土可形成自密实的效果并充满钢筒夹层.该方案可用于真实的大型组合结构塔架的生产.     

基于变速变桨距的MW级风力发电机组的建模研究

为了实现MW级海上风力发电机组受外荷载及机电作用耦合下的数值仿真,对风力机叶片、塔架等柔性体进行简化,在有限元软件中建立三维模型,并进行模态分析,在多体动力学软件下建立齿轮箱、轮毂及变桨机构的三维模型,并进行装配,使风力发电机组的几何特性、结构特征和装配关系保持不变,以便进一步研究塔架及叶片在耦合荷载作用下的动力响应。     

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.     

预应力混凝土-钢组合风电塔架塔段优化研究

以某2 MW传统钢筒结构风电塔架为对象,采用预应力混凝土-钢组合塔架结构取代原钢筒结构,并对组合塔架结构的两塔段进行优化.以造价为目标函数,在塔架几何外形不变的情况下,考虑预应力混凝土与钢塔段的强度、刚度、稳定性、疲劳以及自振频率、顶部最大位移等约束条件,借助改进的粒子群优化算法,对预应力混凝土和钢塔段的高度及其截面尺寸进行优化.结果表明,采用粒子群算法对预应力混凝土-钢组合塔架两个塔段进行优化后,在满足各项约束条件的前提下,组合塔架结构形式的造价比传统钢塔架造价降低约27%.     

基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析

风力发电塔作为一类特殊的高柔结构,顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励,目前的风电塔振动实测通常采用接触式传感器.为发展风电塔现场非接触测试技术,本文对激光遥测方法进行阐述,利用加速度计和激光遥测设备对某1.5 MW风电塔进行环境脉动激励下的动力实测,对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比,分析遥测方法的优势.利用得到的多组实测信号,分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理,获得该风电塔的自振频率.     

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.     

基础冲刷对海上风电场塔架支撑系统动力特性的影响分析

针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体的复杂作用的特点,建立三维有限元数值模型,开展不同海床冲刷深度条件下支撑系统结构的动态特性,探讨其变化规律,为海上风力机支撑系统的动力稳定设计提供科学依据。     

应用统计外推求解近海风机面外叶根部弯矩最大值

根据IEC61400-3要求，为了确立统计外推程序以预测近海风机的长期载荷，选用NREL 5MW单桩式近海风机和浮式近海风机进行研究.在风机时域仿真中，对FAST软件进行编译，将塔筒载荷计算程序嵌入FAST，弥补了现有软件的不足.对于仿真得到的短期载荷，分别应用全局最大值法和分块最大值法拟合Gumbel分布来预测面外叶根部弯矩的最大值，并进行对比.根据对比结果，进一步提出了分块最大值法的最优分块数，并通过最大门槛值法进行验证，从而为近海风机的极限载荷计算提供参考.
     

基于环境等值线法的海上浮式风机长期极限响应预测

为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应并结合Gumbel极值分布计算风机长期极限响应,实现了对海上浮式风机50 a重现周期的极限响应预测。研究结果表明:风浪联合作用下,随着平均风速增大,平台纵荡运动、叶根面外弯矩和塔基前后弯矩出现了先增大后减少的趋势;随着有义波高增大,平台纵荡运动最大值和平均值、塔基前后弯矩最大值也随之增大;与基于IFORM的环境等值线法相比,基于ISORM的环境等值线法可以涵盖更多的环境工况组合,得到更大的浮式风机长期极限响应,进一步提高了风机结构设计安全性。     

不同分析方法对风力机塔筒动力特性的研究

以云南某风场的风力发电机为例,分别采用解析法与有限元法对风机塔筒进行模态分析,得到结构的动力特性。在对比不同计算方法计算结果差异的基础上,对塔筒刚性与风轮旋转诱发的塔筒共振进行了研究。结果表明:有限元模型简化少,且计算结果丰富;结构基本对称的柔性风机塔筒在启动过程中必然出现2次瞬态共振现象;正常运营阶段,风力机风轮不会诱发柔性塔筒产生共振现象。研究为风力机塔筒的设计提供了理论依据。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明:在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.