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导管架式海上风电结构地震-强风-波浪 多灾耦合响应分析
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作者 艾凡微 杨丽丽 +1 位作者 焦晨阳 白久林 《地震研究》 北大核心 2026年第1期158-167,共10页
以导管架式海上风电结构为研究对象,在OpenSees中建立考虑机舱-转子组件、桩-土相互作用以及支撑屈曲等影响因素的精细化分析模型。将筛选的地震动、模拟的风荷载和浪荷载施加在模型上,并与单独施加地震动时的结构响应进行对比,分析地震... 以导管架式海上风电结构为研究对象,在OpenSees中建立考虑机舱-转子组件、桩-土相互作用以及支撑屈曲等影响因素的精细化分析模型。将筛选的地震动、模拟的风荷载和浪荷载施加在模型上,并与单独施加地震动时的结构响应进行对比,分析地震-强风-波浪多灾害耦合作用下导管架式海上风电结构的动力响应特性。结果表明:①不同频率地震动激励导致的导管架式风电结构响应存在明显的差异,低频成分丰富的地震动作用下结构动力响应幅值最大。②地震-强风-波浪耦合作用时,罕遇地震动会显著增大结构的塔顶位移响应,但地震动引起的结构振动能量在气动阻尼和水动阻尼的作用下会很快被耗散。③有地震动作用时,结构的前后向全高加速度最大值均出现在风电结构塔身距上部1/3处,与结构的高阶振型类似。 展开更多
关键词 导管架基础 海上风电结构 OPENSEES 地震-强-波浪耦合 动力响应
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海上风电结构在环境激励下的试验模态分析 被引量:5
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作者 蔡鸥 王中平 董霄峰 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2014年第4期113-116,121,共5页
通过对启东海域的海上风电结构现场测试,采集环境激励下结构的响应信号,利用自然激励法和特征系统实现算法,结合奇异熵定阶对海上风电结构进行模态参数识别,建立三维数值模型对结构进行模态分析。结果表明,海上风电结构的有限元分析和... 通过对启东海域的海上风电结构现场测试,采集环境激励下结构的响应信号,利用自然激励法和特征系统实现算法,结合奇异熵定阶对海上风电结构进行模态参数识别,建立三维数值模型对结构进行模态分析。结果表明,海上风电结构的有限元分析和试验模态分析结果吻合较好,实现了模态参数的准确识别,为结构的健康监测和损伤诊断提供依据。 展开更多
关键词 海上风电结构 模态参数识别 现场测试 有限元方法
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海上风电结构地基土动应力变化规律研究 被引量:5
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作者 刘超 曹威 张建民 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期220-227,共8页
以承受水平荷载为主的海上风力发电机在风、浪等荷载的共同作用下其结构—地基系统具有复杂的受荷特性,使得基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。本文通过数值计算分析了海上风机上部结构所受水平荷载与波浪荷载的作用方向夹角... 以承受水平荷载为主的海上风力发电机在风、浪等荷载的共同作用下其结构—地基系统具有复杂的受荷特性,使得基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。本文通过数值计算分析了海上风机上部结构所受水平荷载与波浪荷载的作用方向夹角以及荷载频率对地基土应力状态的影响,揭示了海上风机单桩结构地基土的典型应力时程变化及分布规律。结果表明海上风电结构地基土的应力幅值大小和主应力方向角都在发生变化,上部水平荷载与波浪荷载间的夹角以及二者的频率都对地基土的应力状态,特别是主应力方向角的旋转产生了很大影响。 展开更多
关键词 海上风电结构 动应力 应力主轴旋转 波浪荷载
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环境激励下海上风电结构模态参数识别 被引量:4
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作者 张敏 徐霄龙 +2 位作者 陈玉静 张翼 杜君峰 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期122-130,共9页
针对海上风电结构,研究了环境激励下海上风电结构的模态参数识别问题。采用了一种时域联合算法:自然激励法(Natural Excitation Technique,简称NExT)和多参考点复指数法(Polyreference Complex Exponential,简称PRCE)的结合(简称NExT/P... 针对海上风电结构,研究了环境激励下海上风电结构的模态参数识别问题。采用了一种时域联合算法:自然激励法(Natural Excitation Technique,简称NExT)和多参考点复指数法(Polyreference Complex Exponential,简称PRCE)的结合(简称NExT/PRCE方法)对海上风电结构的模态参数进行识别。对某三脚架式海上风电结构进行数值模拟,考虑了风电结构的实际操作工况,对结构施加了随机波浪荷载和风机载荷。利用动力响应数据进行了环境激励下风电整体结构模态参数识别,采用了稳定图与模态置信准则进行了虚假模态的剔除,并分析了NExT中参考通道选取对于模态参数识别效果的影响。通过与有限元模型模态参数比较,验证了NExT/PRCE方法对于风电结构参数识别的有效性。 展开更多
关键词 海上风电结构 模态参数识别 环境激励 自然激励法 多参考点复指数法
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风机开停过程中海上风电结构振动特性研究
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作者 王玉冰 王海军 董霄峰 《水资源与水工程学报》 2015年第3期193-196,201,共5页
基于现场振动试验,分析了海上风电结构在不同风况下风机开停过程中的振动规律。结果表明:针对试验样机,不同风级开机工况风电结构振幅均比正常运行时更大,范围在11.23%~58.45%;不同风级停机工况风电结构振幅波动剧烈,与正常运行比较变... 基于现场振动试验,分析了海上风电结构在不同风况下风机开停过程中的振动规律。结果表明:针对试验样机,不同风级开机工况风电结构振幅均比正常运行时更大,范围在11.23%~58.45%;不同风级停机工况风电结构振幅波动剧烈,与正常运行比较变化范围在-25.73%~387.33%。采用STD方法识别出风电结构整体首阶频率为0.33Hz。同时开展了风机塔筒摆幅分析,结果证明该风电结构在开停机过程中能够满足结构安全要求。 展开更多
关键词 海上风电结构 现场振动试验 开停机 振动幅值
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波浪荷载对海上风电筒型基础结构振动响应的影响 被引量:2
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作者 陈露露 姜军倪 +2 位作者 刘成果 蔡东 胡德芳 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期774-780,共7页
以混凝土弧线段为过渡段的宽浅式筒型基础所受的波浪荷载较大,易对整个海上风电结构体系的振动响应产生影响。针对某海上风电筒型基础结构,文章基于现场实测数据构建了整机有限元模型,通过数值模拟方法分析波浪荷载对海上风电筒型基础... 以混凝土弧线段为过渡段的宽浅式筒型基础所受的波浪荷载较大,易对整个海上风电结构体系的振动响应产生影响。针对某海上风电筒型基础结构,文章基于现场实测数据构建了整机有限元模型,通过数值模拟方法分析波浪荷载对海上风电筒型基础结构塔筒顶部振动响应的影响。结果表明:在风机运行过程中,由风荷载所引起的塔筒顶部的振动响应较波浪荷载所引起的响应要大;在浪高较小工况下,相较风荷载,波浪荷载的影响可以忽略;波浪荷载对风机塔筒顶部振动响应的影响随着外界风速及浪高的增大而增大,其对塔筒顶部振动位移响应的影响比振动加速度大。 展开更多
关键词 海上风电结构 筒型基础 有限元模型 波浪荷载 振动响应
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软弱地基中海上风电大直径缩径单桩基础结构设计研究 被引量:1
7
作者 赵昊 邱旭 +2 位作者 李会 马文冠 刘鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期712-717,共6页
基于真实设计参数和环境荷载,通过PLAXIS Monopile Designer和SACS软件实现某风场机位的缩径单桩优化设计,并进行结构极限强度、结构变形、自振频率和疲劳分析计算。相比于相同上部尺寸的常规单桩基础,缩径单桩具有较大的泥面转角和水... 基于真实设计参数和环境荷载,通过PLAXIS Monopile Designer和SACS软件实现某风场机位的缩径单桩优化设计,并进行结构极限强度、结构变形、自振频率和疲劳分析计算。相比于相同上部尺寸的常规单桩基础,缩径单桩具有较大的泥面转角和水平位移,较低的竖向位移和自振频率,计算结果验证了缩径单桩基础方案的可行性,并可实现节省10.9%的用钢量。 展开更多
关键词 海上 海上力发 海上风电结构 缩径单桩基础 结构设计
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基于CNN-GRU并联网络的海上风电支撑结构损伤识别 被引量:3
8
作者 李行健 刁延松 +1 位作者 吕建达 侯敬儒 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期229-237,共9页
利用振动响应和深度学习进行结构损伤识别时,会遇到需要较多测点数据、损伤识别准确率不高以及网络容易发生过拟合等问题。为此,提出了一种基于卷积神经网络-门控循环单元(convolutional neural networks-gated recurrent unit,CNN-GRU... 利用振动响应和深度学习进行结构损伤识别时,会遇到需要较多测点数据、损伤识别准确率不高以及网络容易发生过拟合等问题。为此,提出了一种基于卷积神经网络-门控循环单元(convolutional neural networks-gated recurrent unit,CNN-GRU)神经网络并联网络的结构损伤识别新方法。首先,对响应信号进行广义S变换(generalized S-transform,GST)得到其时频图像。然后,分别利用CNN和GRU从时频图像和响应信号中提取时频域特征和时序特征,并将时频域特征和时序特征拼接后输入全连接层和Softmax分类器中进行结构损伤识别。位移激励下的海上风电支撑结构模型试验数据验证结果表明,该方法仅需要一个测点的响应信号,与其他同类方法相比具有更高的识别准确率和效率。 展开更多
关键词 卷积神经网络-门控循环单元(CNN-GRU)并联网络 结构损伤识别 深度学习 海上支撑结构 广义S变换(GST)
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基于电涡流-调谐质量阻尼器的海上风电筒型基础结构减振研究 被引量:8
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作者 练继建 赵悦 +2 位作者 练冲 董霄峰 王海军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第19期20-25,共6页
针对海上风电结构在极端风荷载作用下会发生不利于工程安全的大幅振动问题,从理论推导与工程应用两个方面研究了基于新型电涡流-调谐质量阻尼器(Eddy Current-Tuned Mass Damper,EC-TMD)在海上风电筒型基础结构应用的可行性。首先,基于... 针对海上风电结构在极端风荷载作用下会发生不利于工程安全的大幅振动问题,从理论推导与工程应用两个方面研究了基于新型电涡流-调谐质量阻尼器(Eddy Current-Tuned Mass Damper,EC-TMD)在海上风电筒型基础结构应用的可行性。首先,基于电涡流阻尼器(ECD)减振机理,将新型水平和摆式EC-TMD中的电涡流阻尼采用数值模拟中常规阻尼器等效替代;随后,利用Warburton公式对EC-TMD结构阻尼比和频率比进行优化;最后,将EC-TMD应用于江苏响水海上风电复合筒型基础结构实际工程模拟中。结果表明:极端风荷载工况下,EC-TMD可有效降低塔筒顶部振动位移幅度达21%~33%,说明其对海上风电筒型基础结构减振具有工程应用价值。 展开更多
关键词 涡流-调谐质量阻尼器(EC-TMD) 减振 海上风电结构 原型观测 数值模拟
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三脚架式海上风电基础结构基频敏感性研究 被引量:8
10
作者 李炜 张敏 +1 位作者 刘振亚 赵生校 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期90-95,共6页
针对三脚架式海上风电结构,根据其力学特性,构建由风力机、塔架和基础结构3个组成部分相应参数表示的简化结构模型,并通过量纲分析方法给出简化结构无量纲基频的表达式。在此基础上,通过数值模拟,研究无量纲频率对于三脚架基础结构相对... 针对三脚架式海上风电结构,根据其力学特性,构建由风力机、塔架和基础结构3个组成部分相应参数表示的简化结构模型,并通过量纲分析方法给出简化结构无量纲基频的表达式。在此基础上,通过数值模拟,研究无量纲频率对于三脚架基础结构相对质量和刚度的敏感性。并进一步研究三脚架式基础结构具体构件对于整体结构基频的影响。结果显示结构基频对于三脚架基础结构的中间立柱部分最为敏感。 展开更多
关键词 海上风电结构 三脚架式基础结构 固有频率 敏感性分析
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海上风电粉质黏土中缩径单桩承载特性研究
11
作者 赵昊 邱旭 +2 位作者 李会 闫姝 马文冠 《太阳能学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期284-290,共7页
利用有限元软件进行缩径单桩承载特性研究,数值结果表明,相比于常规单桩,缩径单桩拥有更大的竖向承载力;从等效塑性应变云图可知,缩径单桩的竖向承载模式由常规单桩的桩端承载变为桩端和缩径段共同承载模式;缩径段高度和直径变化对承载... 利用有限元软件进行缩径单桩承载特性研究,数值结果表明,相比于常规单桩,缩径单桩拥有更大的竖向承载力;从等效塑性应变云图可知,缩径单桩的竖向承载模式由常规单桩的桩端承载变为桩端和缩径段共同承载模式;缩径段高度和直径变化对承载力有显著影响;通过对竖向承载力各段占比大小计算,可知缩径段的外侧承担主要竖向荷载,约65%。 展开更多
关键词 海上 海上力发 海上风电结构 缩径单桩 单桩基础 承载特性
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基于CP结合DE-GWO-SVR的海上风电基础结构损伤识别 被引量:5
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作者 杜尊峰 邵玄玄 王晓梅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第22期110-118,共9页
结构仅输出的振动信号往往是各种源信号通过复杂规律形成的混合信号,对结构损伤特征提取与数据挖掘造成了很大困难。对此,提出了一种基于盲源分离(BSS)理论的复杂度追踪(CP)算法结合差分进化(DE)改进灰狼(GWO)算法优化的支持向量机(SVR... 结构仅输出的振动信号往往是各种源信号通过复杂规律形成的混合信号,对结构损伤特征提取与数据挖掘造成了很大困难。对此,提出了一种基于盲源分离(BSS)理论的复杂度追踪(CP)算法结合差分进化(DE)改进灰狼(GWO)算法优化的支持向量机(SVR)用于解决复杂结构的模态与损伤识别;CP算法基于信号预测性函数通过使分离信号的时间预测性度量最大化找到其线性混合矩阵,使分离分量具有最小复杂度并据此估计源信号。利用CP算法对结构响应信号进性分离得到信号分布向量(SDV)与分离源信号,通过定义差值曲率分布向量可以对结构损伤位置进行准确定位;对于损伤程度的识别,提出了一种DE改进的GWO对SVR进行优化的算法,即在GWO算法迭代过程中利用差分进化思想引入动态缩放因子以及交叉概率因子提高搜索和收敛速度,扩大种群所搜范围;利用不同工况下CP算法提取的差值曲率分布向量对结构损伤程度进行识别。通过对海上风电基础结构数值模型的分析,结果表明:CP算法对于高阶模态参数识别较fastICA表现出较强的适应性与优越性;同时,DE-GWO能够提高收敛速度,通过SVR算法对损伤的识别结果相比于BP神经网络更加准确。 展开更多
关键词 盲源分离(BSS) 复杂度追踪(CP)算法 差分进化(DE) 灰狼优化(GWO)算法 海上基础结构 损伤识别 支持向量机(SVR)
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热带气旋对海上风电支撑结构的影响研究 被引量:1
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作者 庞亮 徐峰 +1 位作者 龚昕 战元福 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期109-113,共5页
海上风电机组工作环境复杂、恶劣。热带气旋影响海域,极端环境条件作用往往导致结构的失效破坏。工程设计中往往遵循规范建议的传统方法,简单选取极端海况组合作为校核条件。本研究拟采用数值模拟、概率分析、灰色预测结合的方法,建立... 海上风电机组工作环境复杂、恶劣。热带气旋影响海域,极端环境条件作用往往导致结构的失效破坏。工程设计中往往遵循规范建议的传统方法,简单选取极端海况组合作为校核条件。本研究拟采用数值模拟、概率分析、灰色预测结合的方法,建立嵌套模型对热带气旋诱发的极端海况对风电机组支撑结构的作用进行分析。结果表明该方法合理,并可应用于热带气旋作用下海洋结构整体可靠度计算。 展开更多
关键词 热带气旋 海上支撑结构 极端海况 多维复合极值分布 双层概率分析模式
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海上风电厚壁筒型基础刃脚优化试验及下沉阻力研究
14
作者 练继建 郑宏杰 +1 位作者 杨旭 赵昊 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期399-406,共8页
通过在筒裙端部加装刃脚进行减阻,并通过试验寻找最优的刃脚体型,同时利用任意拉格朗日欧拉方法(ALE)进行筒型基础下沉全过程数值模拟。结果表明:在厚壁筒型基础端部加装刃脚可有效减小端阻力,在砂土中下沉时,最优的刃脚体型为60°... 通过在筒裙端部加装刃脚进行减阻,并通过试验寻找最优的刃脚体型,同时利用任意拉格朗日欧拉方法(ALE)进行筒型基础下沉全过程数值模拟。结果表明:在厚壁筒型基础端部加装刃脚可有效减小端阻力,在砂土中下沉时,最优的刃脚体型为60°夹角,通过试验对比,证明理论公式计算端部压力的可行性;ALE数值方法可模拟试验模型下沉过程,误差在20%以内。最后,利用ALE数值模拟,分析刃脚端面和斜面应力分布,并且研究土质参数对刃脚结构下沉阻力的影响。 展开更多
关键词 海上 海上力机 海上风电结构 筒型基础 厚壁筒型基础 下沉阻力 ALE方法
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多分层地基条件下单桩水平承载特性试验研究
15
作者 赵昊 田峰 +3 位作者 黄赵晶 曾泽榕 孙捷 邱旭 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期134-139,共6页
随着海上风电的深远海和风电机组大型化发展趋势,固定式单桩基础的直径随之增大,现有的理论方法及简化模型已无法准确地指导设计,多分层地基条件下的大直径单桩承载特性亟需科学评估。根据3个风场的五根试桩现场水平承载力试验数据,对... 随着海上风电的深远海和风电机组大型化发展趋势,固定式单桩基础的直径随之增大,现有的理论方法及简化模型已无法准确地指导设计,多分层地基条件下的大直径单桩承载特性亟需科学评估。根据3个风场的五根试桩现场水平承载力试验数据,对有限元模型的参数化输入进行率定,并对水平试桩荷载位移曲线的工程数据进行拟合,推荐有限元模型的砂土弹性模量应取压缩模量的1倍,黏性土取3倍。 展开更多
关键词 海上 海上力机 海上风电结构 单桩基础 试桩
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一种基于状态空间模型的结构振动模态轨迹提取方法 被引量:1
16
作者 周胡 钱忠文 +2 位作者 王滨 高树健 刘福顺 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期197-203,共7页
海上风电结构在运行过程中由于受到复杂的海洋环境作用,不可避免地会发生机械故障。而风机结构模态轨迹包含了丰富的结构运行状态信息,是判断海上风电结构是否发生故障的重要技术手段。但是在真实的海洋环境中很难找到固定的参考点测量... 海上风电结构在运行过程中由于受到复杂的海洋环境作用,不可避免地会发生机械故障。而风机结构模态轨迹包含了丰富的结构运行状态信息,是判断海上风电结构是否发生故障的重要技术手段。但是在真实的海洋环境中很难找到固定的参考点测量结构的位移信息,而直接对加速度积分会导致得到的位移信息产生虚假漂移。该研究发展了一种基于低阶状态空间模型的海上风电结构模态轨迹计算方法,首先通过复指数分解方法对实测的加速度信号进行分解,通过引入低阶状态空间模型将计算中的高阶微分方程转化为低阶矩阵微分方程,克服了传统复指数分解方法对噪声敏感的病态问题,极大地提升了分解精度,然后通过求解得到的复指数参数得到位移中的模态信息,实现海上风电结构的运动监测。该研究首先通过五自由度数值模型验证了提出方法的正确性,并通过单桩海上风电结构的实测数据验证了算法在处理实测信号的有效性。结果表明所提出的方法可以为海上风电结构的模态轨迹计算提供理论指导,具有潜在的工程应用价值。 展开更多
关键词 模态轨迹 复指数分解 低阶状态空间模型 海上风电结构
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粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究 被引量:2
17
作者 赵昊 邱旭 +2 位作者 李会 马文冠 闫姝 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期458-464,共7页
室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于... 室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。 展开更多
关键词 海上 海上力发 海上风电结构 缩径单桩基础 沉桩阻力
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