海上張力腿式風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析.pdf

1、風(fēng)能作為一種廉價(jià)的可再生能源，是新能源領(lǐng)域中世界各國大規(guī)模開發(fā)利用的能源之一。海上風(fēng)電因?yàn)榫哂性S多陸上風(fēng)電無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?，逐漸成為各國發(fā)展的新方向。海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)在空氣動(dòng)力載荷與水動(dòng)力載荷的聯(lián)合作用下，在整個(gè)設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)交變應(yīng)力作用的循環(huán)次數(shù)非常高，極易發(fā)生疲勞破壞。所以，十分有必要深入研究海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的疲勞問題。
　　本文以海上某風(fēng)場的張力腿式風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)為研究對象，在空氣動(dòng)力載荷和水動(dòng)力載荷的聯(lián)

2、合作用下，根據(jù)S-N曲線和線性疲勞累積損傷理論，對風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了疲勞壽命分析。本文主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下：
　?。?）考慮風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)部件與控制系統(tǒng)之間的耦合效應(yīng),建立海上張力腿式風(fēng)機(jī)多體動(dòng)力學(xué)有限元模型，同時(shí)考慮空氣動(dòng)力載荷和水動(dòng)力載荷的耦合作用，首先對風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性分析，其次對風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行正常發(fā)電工況及停機(jī)工況下的動(dòng)力響應(yīng)分析。結(jié)果表明：風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)的一階固有頻率有效避開了風(fēng)輪激勵(lì)頻率，不會(huì)發(fā)生共振；相比于

3、風(fēng)載荷，波浪載荷是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的主要控制載荷；張力腿式風(fēng)機(jī)在選定的各種工況下的運(yùn)動(dòng)都在合理的范圍內(nèi)，并且在選定的六種正常發(fā)電工況下均可以保持穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)。
　?。?）采用DNV/SESAM軟件建立張力腿式風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)有限元模型，將風(fēng)載荷、空氣動(dòng)力載荷和波浪載荷施加到結(jié)構(gòu)有限元模型上，對風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體強(qiáng)度分析，并根據(jù) ABS規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定疲勞分析的熱點(diǎn)區(qū)域。計(jì)算結(jié)果表明：張力腿式風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)總體強(qiáng)度滿足規(guī)范要求，高應(yīng)力