基于时域载荷的海上风机基础结构疲劳分析

对某5MW大型海上风机基础结构进行了疲劳分析,探讨了湍流风载荷时间历程和不规则波浪载荷时间历程计算方法,考虑风和浪对应关系,将载荷在时域内叠加,解决了风浪对结构的耦合作用问题.在此基础上,给出了一套基于疲劳时域载荷叠加法的海上风机基础结构疲劳分析方法.通过对该5MW海上风机基础结构进行疲劳损伤分析,验证了该方法的可行性与优越性.     

海上风机桩式基础结构形式综合模糊优选

针对海上风机基础设计中经常遇到复杂的方案优化选型问题,将多因素、多级模糊优选理论引入到基础的设计选型中。针对影响因素复杂、确定隶属函数主观因素较强的情况, 成功引入因素的优先关系法来确定优选矩阵的隶属度, 较好地解决了确定隶属函数的人为影响。通过此优选模型成功地将影响基础设计选型的13 种主要因素和4 种桩基基础设计形式进行了多级模糊综合优选决策,得到了比较理想的决策结果, 为海上风机基础设计选型提供了新的思路。     

海上风机基础设计方法研究

主要针对海上风电场的风机基础设计进行研究。为保证海上风机基础的适用性,将选取不同深度的海域分别进行研究。根据3.0,MW风力发电机的详细参数,对单桩式、独腿三桩式和导管架式三种基础型式分别进行结构计算分析。通过对不同海上风机基础的分析论证,提供海上风机基础的设计思路。     

波浪载荷下结构尺度差异对导管架平台结构响应的影响

本文以某一导管架平台为分析计算对象,首先根据Morison方程计算组成导管架平台的各不同构件的波浪载荷,然后将其施加到有限元力学模型上。在此基础上计算分析不同构件尺度的导管架平台在波浪环境载荷作用下各构件关键位置的内力,通过对比不同尺度下导管架平台内力变化的趋势,观察不同平台杆件的尺度变化以及部分杆件由于断裂的原因而导致强度支撑作用的缺失对平台结构强度的影响,以此指导平台结构设计中的受力杆件优化设计计算。本文的计算结果表明：所采用的计算方法可以对平台设计和优化等进行有效的计算,本文所提出的方法可为导管架平台在波浪力作用下构件外载荷分析、在这些载荷作用下平台的动力响应特性评估以及平台杆件的结构优化计算提供技术依据。     

基于SACS的海上风机导管架基础疲劳参数敏感性分析

采用SACS软件建立海上风机导管架基础频域疲劳分析模型,选取不同波浪谱与谱参数生成波浪荷载,选用不同S-N曲线及SCF经验公式计算导管架基础及与塔筒连接部位疲劳寿命,分析关键参数对结构热点部位疲劳寿命计算结果的影响。分析表明,S-N曲线、SCF计算方法、波浪谱、腐蚀、桩土弱化作用等因素对导管架基础管节点疲劳寿命计算结果均具有较大影响。     

台阶式海堤结构参数对堤前波浪特性的影响研究

采用数值分析与物理模型试验相结合的方法,探讨了台阶式海堤与波浪相互作用的基本规律以及海堤的坡度和台阶高度对堤前波浪特性的影响.研究结果表明:当海堤台阶高度一定时,海堤的坡度越缓,台阶的相对宽度越大时,因堤前波浪壅高增大会导致波浪的反射系数越大,此时波浪在海堤台阶溯上流下过程中消耗的波浪能就会越多,波浪爬高会越小;当海堤坡度一定时,海堤台阶高度越大,台阶的相对高度越大时,因堤前增多的反射波与入射波叠加剧烈而会导致波浪的反射系数越大,此时因为海堤台阶上残余的波浪减少而导致转化成的波浪势能越少,所以波浪爬高也会越小.     

有限水深对二阶定常波浪力的影响

利用远场积分法求解作用于物体的二阶平均波浪漂移力．首先从动量方程出发，推导了有限深水中物体所受的水平方向的二阶定常力和力矩的一般表达式，然后计算了系列６０中方形系数为０．６０的模型在不同水深及不同浪向角中的受力．     

结构与风机流量对负压通道流动特征的影响

为同步包装机的物料交接和吸附工序,提出一种含多个负压吸盘的主墙板与副墙板联合通道. 基于计算流体动力学技术,建立负压通道流场模型. 结合RNG k-ε湍流模型与增强壁面处理,探讨通道结构参数与风机流量对流场压力与速度分布的影响. 结果表明,渐扩管、导流构件与负压风机位置对空气流动影响较大. 渐扩管处的旋流效应会加剧压力损失,负压吸盘附近的导流构件能够降低气流紊乱度,风机布置在通道中心时将显著提高气流平均速度. 基于层次分析法,建立流动特征综合性能量化模型. 当风机流速为13 m/s时,改进结构中主墙板与副墙板的流动性能分别提高53%与21%. 风机流速增加到18 m/s时,风机的影响效果高于结构的影响.     

继电器电磁机构结构参数对磁吸力的影响

在对继电器电磁机构磁吸力理论分析基础上,采用ANSYS软件建立电磁机构有限元模型,仿真分析继电器电磁机构衔铁面积、线圈匝数及气隙厚度结构参数变化对电磁机构磁吸力的影响。仿真结果表明:衔铁面积大小变化与磁吸力呈线性关系变化;安匝数、气隙厚度与磁吸力呈非线性关系变化。理论值和仿真值的相对误差为020％～714％,验证了仿真结果的正确性。     

海上风电筒型结构基础层状地基参数优化反演

如何准确建立地基弹性模量与压缩模量的关系已经成为海上风电结构设计与校核过程中关键难题.针对响水海上风电复合筒型基础结构原型数据与地勘资料,提出一种基于MATLAB和ABAQUS的联合仿真方法(MATABA)对筒型基础复杂层状地基参数优化反演分析.首先,开发了以MATLAB粒子群算法为主程序调用ABAQUS进行循环地基参数优化反演的程序;然后,建立三维"风机-塔筒-复合筒型基础-地基"一体化有限元-无限元耦合模型;最后,基于MAT-ABA优化反演得到的参数,对比分析风荷载激励下筒型基础结构的动态响应模拟值与实测值.结果表明,复杂层状地基弹性模量与压缩模量转换系数不同,对比优化反演得到的参数下动力响应模拟值与实测值拟合良好,表明优化反演结果的准确性与可靠性.     

横流风机结构参数对噪声和性能影响规律的试验研究

本文利用频谱分析和优化技术,对横流风机的噪声源作了理论分析,并对结构参数与噪声及性能的影响规律进行了试验研究,获得了一种低噪声、高性能的横流风机模型。     

海上重力式平台波浪力的数值计算和实验验证

根据重力式平台的受力特性,平台的波浪荷载分成两部分计算。上部立柱作为小尺度结构按Stokes五阶波理论计算;下部沉垫视为大尺度结构物,用线性绕射理论计算。绕射计算中采用了不同形式的格林函数,提出了一个奇点处理的方法,使计算得以简化。整个数值计算方法具有快速、经济的特点,计算结果与整体模型实验结果进行了比较,符合良好。     

枪钻几何结构参数对钻削力的影响规律

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。     

H型垂直轴风机参数对性能的影响

该文分析了H型垂直轴风机工作时内部流场的状况,总结了叶片处于不同方位角时的攻角变化、漩涡生成和尾流作用对风机运行状态造成干扰后的实际工况。比较了风机风轮的高径比、扫风面积、展弦比、安装角、叶片数目和弦长等不同参数对风机性能的影响,提出增加叶片厚度和弯度来减少失速影响的方案,为风力机设计提供参考。     

MICP加固对海上风机单桩基础静力特性的影响

为研究微生物诱发方解石沉淀(MICP)加固技术对大直径单桩静力特性的影响,采用数值模拟方法分析MICP加固浅层土体后单桩基础的承载力、变形模式、内力分布等静力特性,并对不同加固范围、加固形状、加固强度进行敏感性分析。结果表明：使用MICP加固土体可以有效提升单桩承载力(最高达70%);加固不改变单桩变形模式,但桩周土体变形区域范围有所变化;加固可改善单桩内力分布;对于不同加固范围,加固深度超过1倍桩直径后对于提升承载力影响很小;加固半径超过3倍桩直径后对于提高单桩承载力作用较小;对于不同加固形状,承载力由大到小依次是圆柱状、倒锥状、正锥状。加固土体强度增加时,单桩承载力亦随之增加。     

海上风机复合筒型基础负压沉放调平

复合筒型基础是一种巨型宽浅式负压沉箱基础,其筒内设置分舱以对托航、沉放、调平等进行控制.渗流与负压是筒型基础重要的研究内容,而目前尚未发现对复合筒型基础的相关研究.针对复合筒型基础,通过数值模型研究了其沉放调平渗流特性,以出口水力梯度为控制条件,建立了均质砂土中临界负压计算公式,并与无分舱板情况进行比较;最后分析了土质分层和渗流"反作用"对渗流场的影响.结果表明:分舱板使筒型基础沉放临界负压降低约10%,调平临界负压随倾角迅速下降;分层土体中相对渗径变长,临界负压增大,不容易发生渗透破坏;渗流使筒内土体疏松,渗透系数变大,造成内侧土体中水力梯度减小,对土体渗透稳定起到保护作用.     

海上风机结构振动监测试验与特性分析

以某海上风电试验样机为研究对象,基于现场原型观测获取整体风机结构在停机、正常运行、开(停)机及台风工况下的振动响应数据,系统地分析海上风机结构在不同运行状态下的振动响应时频域特性与变化规律,探讨影响海上风机结构振动的关键因素及其对风机振动安全性的影响规律.结果表明:在风机处于停机状态下,结构振动随环境风速的增加而显著增大;而运行状态时,叶轮转速对结构振动影响效应明显,对振动变化起到主导作用.海上风机在开(停)机过渡过程中振动显著大于正常运行状态,台风期风机在额定转速运行时的振动超过实测最大风速时停机工况的响应.塔筒顶部与基础顶部振动响应同步性说明整体风机具有很好的变形协调性.     

海上风机桩筒复合基础的水平承载性能分析

为了提高海上风机基础承载力,设计了一种筒型基础与钢管桩组合而成的桩筒复合基础,基于极限平衡方法提出了考虑不同桩数的桩筒复合基础水平承载力理论公式.建立了桩筒复合基础的有限元计算模型,分析了不同桩数、桩径、布置方式的桩筒复合基础水平承载性能.研究结果表明:保持用钢量不变,桩筒复合基础可以有效提高基础的极限承载力;相比单筒...     

海上风机结构工作模态识别的组合降噪方法

海上风机结构现场原型观测所获取的振动加速度信号中,往往混有大量的电磁工频、机组转频及环境噪声等成分,这些干扰信号处理不当易导致模态识别失真与产生虚假模态等问题.针对这一问题提出了基于自适应滤波与集成经验模态分解(EEMD)法的组合降噪方法.通过对测试信号采取滤波、分解、降噪及重组等过程可以更有效地降低各种噪声干扰,以完整地保留结构自身的振动信息;再利用随机减量法(RDT)和特征系统实现法(ERA)完成模态信息的初步识别,并结合振型分析等手段剔除虚假模态,实现准确提取海上风机结构工作模态参数的目的.该方法相比传统的降噪方法在噪声统计特征不足情况下具有更好的降噪精度和降噪效率,对基于实测信号获取风机结构工作模态信息有很好的工程应用价值.     

矮塔斜拉桥动静力特性对结构参数敏感性影响分析

目的 为优化矮塔斜拉桥结构设计参数,以槎马特大桥为背景,研究桥梁结构参数及结构体系对矮塔斜拉桥动、静力性能影响。方法 采用ANSYS及Midas civil软件建立全桥三维动、静力有限元模型,基于结构参数敏感性分析的摄动原理,研究各参数下关键截面静力性能的敏感性系数;改变结构构件刚度及结构体系,研究结构参数对矮塔斜拉桥动力特性影响。结果 斜拉索刚度对内力及动力特性影响均较小;墩梁支承方式对动力特性影响较小,但对内力影响较大。当主梁刚度和桥墩刚度分别增加为原刚度的2.744倍和2.125倍时,同阶自振频率最大差值均达到了22%。结论 矮塔斜拉桥主要呈现梁桥动力特性,主梁抗弯及抗扭性能受主梁刚度和桥墩刚度影响较大。