樁基礎結構的變異性設計及其性能優(yōu)化的研究.pdf

1、海上風機主要由三部分組成，即樁腿部分、樁基礎部分以及風機部分。樁基礎的成本占總成本的23％，海上風電的高成本投入制約著海上風電的發(fā)展。海上樁基礎風機的工作工況比較惡劣，除了需要承受風、浪、流載荷還要受到地震載荷等的作用，同時需要進行特殊的防腐蝕處理等。在滿足樁基礎剛度、強度及屈曲壓力的前提下，若能降低樁基礎的重量即可達到降低總成本的作用。
　　首先，本文應用挪威船級社的標準，對三樁基礎進行概念建模，得到等直徑撐桿三樁基礎總裝模型。

2、在等直徑標準模型的基礎上，應用變異性原理中的結構及截面變異原理，對樁基礎的結構和撐桿的截面形式進行變異性設計。
　　其次，基于流固耦合計算方法，應用的質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程，對風、浪、流條件下的三樁基礎總裝模型系統(tǒng)進行外載荷數(shù)學建模，得到了三樁基礎總裝模型的力學特性。并應用流體力學（CFD）中的CFX軟件數(shù)值模擬了總裝模型的流固耦合特性，對樁基礎的速度及壓力場進行性能分析。
　　再次，應用數(shù)學方法計算樁基礎

3、承受的風、浪、流外載荷，對截面變異模型應用計算力加載，通過對比結構及截面變異模型的結果，得到同等工況條件下應力和總位移最小的模型，為多目標優(yōu)化做好準備。
　　最后，本文采用多目標遺傳算法中的DOE試驗設計方法對基礎中心柱的直徑和厚度、樁腿的直徑和厚度、撐桿的直徑和厚度、樁腿和中心柱的距離等13個幾何設計參數(shù)進行多樣點設計。以總重量、總體位移和等效應力為目標函數(shù)，對等直徑撐桿基礎的總裝模型、結構及截面變異模型中承載能力強的進行優(yōu)化設