考虑P-Δ效应的钢-混凝土混合塔筒动力响应分析

1

作者 李守振 周绪红 +2 位作者 王宇航 甘丹 朱嵘华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期9-16,共8页

为了提高风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应的分析效率,将风电机组钢-混凝土混合塔筒视为自由端有集中质量的欧拉-伯努利悬臂梁,提出了动力响应的高效分析方法.该方法考虑了重力二阶效应(P-Δ效应)对整体结构的动力响应,以及钢材与混... 为了提高风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应的分析效率,将风电机组钢-混凝土混合塔筒视为自由端有集中质量的欧拉-伯努利悬臂梁,提出了动力响应的高效分析方法.该方法考虑了重力二阶效应(P-Δ效应)对整体结构的动力响应,以及钢材与混凝土对结构整体阻尼比的影响.通过与基于ABAQUS的有限元模拟结果进行对比,验证了所提出分析方法的有效性,并研究了P-Δ效应对整体动力响应的影响程度.对比结果表明:与忽略P-Δ效应相比,考虑P-Δ效应时理论分析结果更接近于有限元分析结果;理论分析结果与有限元分析结果关于位移、速度和加速度均方根的最大相对误差分别为3.09%、3.81%、4.63%.这表明所建立的风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应分析模型具有与有限元分析相当的计算精度. 展开更多

关键词 钢-混凝土混合塔筒 风电机组 动力响应 重力二阶效应 等效阻尼比

在线阅读 下载PDF 职称材料

陆上风电钢混组合结构塔架风致疲劳寿命识别方法

2

作者 徐江涛 师振贵 黄赐荣 《石油化工设备技术》 CAS 2024年第4期30-34,I0002,共6页

风致疲劳是长期积累的过程,单个风荷载事件可能不会导致结构的立即破坏,且不同材料和构件之间的相互作用、应力集中、局部应力等影响塔架受力关系,难以分析不同方向上的空气荷载力,因此,对疲劳寿命的识别精度不佳。对此,提出陆上风电钢... 风致疲劳是长期积累的过程,单个风荷载事件可能不会导致结构的立即破坏,且不同材料和构件之间的相互作用、应力集中、局部应力等影响塔架受力关系,难以分析不同方向上的空气荷载力,因此,对疲劳寿命的识别精度不佳。对此,提出陆上风电钢混组合结构塔架风致疲劳寿命识别方法。利用SESAM/GeniE模块,将实际结构转化为有限元模型,计算出塔架结构不同方向上的空气动力荷载,并将其进行组合,即可得到综合荷载值;通过分析塔架外力荷载与疲劳寿命之间的关系,累加综合损伤值,即可得到塔架的风致疲劳寿命的识别结果。实验结果表明,采用文中所述识别方法对风电钢混组合结构塔架疲劳寿命进行识别时,随着风速的不断提高,相同节点处的塔架疲劳损伤量也有所变化,识别结果与实际情况之间的应力响应均方根较低,说明该方法具备较高的识别精度。 展开更多

关键词 风电钢混组合结构 塔架 风致疲劳 寿命识别 空气荷载力

在线阅读 下载PDF 职称材料

预应力砼-钢组合风电塔架穿筋连接段弹塑性分析 被引量：11

3

作者 许斌 谢咏剑 李正超 《可再生能源》 CAS 北大核心 2015年第7期1033-1041,共9页

预应力砼-钢组合结构形式是发展大功率风机以及解决山区风场建设运输难题的必然选择,其预应力砼段与钢结构连接段的分析与设计是关键。文章提出一种新型的嵌入式开孔板和穿孔钢筋连接段结构方案,并以某高度为77.5 m的风电塔架为例,建立... 预应力砼-钢组合结构形式是发展大功率风机以及解决山区风场建设运输难题的必然选择,其预应力砼段与钢结构连接段的分析与设计是关键。文章提出一种新型的嵌入式开孔板和穿孔钢筋连接段结构方案,并以某高度为77.5 m的风电塔架为例,建立有限元模型,在预应力和最不利荷载组合设计值作用下进行了弹性及弹塑性结构分析,得到钢制连接件、砼、穿孔钢筋的应力分布和变形特点。结果表明:在法兰盘下部设置嵌入式钢筒和穿孔钢筋可以有效提高过渡段刚度,改善应力分布;当连接过渡段中砼榫发生塑性变形后,穿孔钢筋有效地发挥了传递剪力作用,并将上部荷载分散传递到下部砼塔筒中;从而验证所提方案的合理性。 展开更多

关键词 预应力砼-钢组合塔架 开孔板穿筋连接 有限元 弹性分析 弹塑性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进遗传算法的钢-混组合式风电机组塔架优化设计研究 被引量：9

4

作者 陈俊岭 何欣恒 丛欧 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期359-365,共7页

将传统的单管风电机组钢制塔架底部改为混凝土塔架,形成钢-混组合式风电机组塔架,可有效提高塔架的抗侧刚度,解决纯钢制单管风电机组高塔振动过大的问题。基于改进的遗传算法,综合考虑材料、人工、制作和运输等因素对塔架建造成本的影响... 将传统的单管风电机组钢制塔架底部改为混凝土塔架,形成钢-混组合式风电机组塔架,可有效提高塔架的抗侧刚度,解决纯钢制单管风电机组高塔振动过大的问题。基于改进的遗传算法,综合考虑材料、人工、制作和运输等因素对塔架建造成本的影响,以塔架外径、壁厚、混凝土段高度和预应力钢绞线面积等为优化变量,以相关规范和行业标准的设计要求为约束条件,建立优化设计程序对某单机装机容量为2.0 MW、混塔土段32 m总高度为120 m的钢-混组合式风电机组塔架进行优化。通过优化前后的成本和结构承载力等计算结果的对比,表明优化后钢-混组合式风电机组塔架具有较好的塔架刚度和经济性能,证明该优化程序能满足设计使用要求,提高结构设计的经济性。 展开更多

关键词 风力发电塔 结构优化 遗传算法 钢-混组合式塔架

在线阅读 下载PDF 职称材料

预应力混凝土-钢组合塔架连接段应力模拟分析 被引量：6

5

作者 许斌 李知 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期999-1005 1103,1103,共8页

近年来,我国风电产业发展迅速,随着风电单机功率的不断提高,采用预应力混凝土-钢组合风电塔架优势明显。预应力混凝土-钢连接段对于整个预应力混凝土-钢组合风电塔架来说至关重要。本文提出一种新型钢法兰结合环向锚固钢板,径向加劲板... 近年来,我国风电产业发展迅速,随着风电单机功率的不断提高,采用预应力混凝土-钢组合风电塔架优势明显。预应力混凝土-钢连接段对于整个预应力混凝土-钢组合风电塔架来说至关重要。本文提出一种新型钢法兰结合环向锚固钢板,径向加劲板的预应力混凝土塔段与钢塔段的连接段结构方案。以某大型风力发电塔架为例,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立了在离塔架底部16米处的连接过渡段有限元模型,通过引入预应力并施加最不利设计荷载对模型进行了弹性以及基于混凝土塑性损伤本构模型的应力应变分析。结果表明:所提出的方案解决了在最不利荷载组合作用下传统法兰连接方案中混凝土受力不均匀以及其最大拉应力过大的问题;连接段中各种材料应力分布均满足要求,特别是混凝土中最大拉应力得到有效控制。所提出的连接过渡段结构方案为工程应用提供具备可行性的选择。 展开更多

关键词 预应力混凝土-钢组合塔架 有限元 连接段 弹性分析 塑性分析 塑性损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

钢-混凝土组合式风力发电塔架地震响应分析 被引量：6

6

作者 陈俊岭 王大伟 冯又全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期396-404,共9页

钢-混凝土组合式风力发电塔架上部为钢塔筒,下部为混凝土塔筒,高度方向具有较大的质量和刚度突变,其在地震作用下的响应和传统单管式钢塔架显著不同。利用ABAQUS对同一风电场的2.0 MW单管式钢塔架和组合式塔架建立精细化模型,选取3种场... 钢-混凝土组合式风力发电塔架上部为钢塔筒,下部为混凝土塔筒,高度方向具有较大的质量和刚度突变,其在地震作用下的响应和传统单管式钢塔架显著不同。利用ABAQUS对同一风电场的2.0 MW单管式钢塔架和组合式塔架建立精细化模型,选取3种场地条件,采用振型分解反应谱法计算2种塔架的地震响应并进行对比。针对3种场地条件,选取相应的地震波对组合式塔架进行非线性时程分析。分析结果表明,振型分解反应谱法直接用于计算组合式塔架的地震作用偏不安全,工程设计时需要补充时程分析;组合式塔架的内力响应和塔顶水平位移响应分别在中硬土场地和软弱土场地达到最大;前3阶振型对塔架的动力响应均有影响,2阶振型响应最大,高阶振型影响显著。 展开更多

关键词 风电机组 地震响应 时程分析 谱分析 钢-混凝土组合式塔架

在线阅读 下载PDF 职称材料

装配式风电塔架整体结构可靠性研究 被引量：5

7

作者 刘占省 张禹 +1 位作者 王竞超 徐瑞龙 《建筑技术》 北大核心 2017年第11期1127-1130,共4页

分析装配式风电塔架在荷载作用下的位移和应力,以塔架顶部位移和各构件最大应力为控制条件对塔架进行可靠性分析,并研究预应力松弛对于塔架整体可靠性的影响。结果表明对塔架结构性能影响最大的两个参数分别为钢塔筒壁厚和混凝土塔筒门... 分析装配式风电塔架在荷载作用下的位移和应力,以塔架顶部位移和各构件最大应力为控制条件对塔架进行可靠性分析,并研究预应力松弛对于塔架整体可靠性的影响。结果表明对塔架结构性能影响最大的两个参数分别为钢塔筒壁厚和混凝土塔筒门洞口附近预应力筋束的应力;预应力松弛会降低塔架位移和钢塔筒的可靠指标而提高混凝土塔筒的可靠指标。 展开更多

关键词 装配式风电塔架 有限元 可靠性 预应力松弛

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑连接段厚度影响的风力机组合塔架优化设计 被引量：1

8

作者 郭兴文 姚皓译 +2 位作者 蔡新 张远 张洪建 《新能源进展》 2022年第2期146-152,共7页

钢−混组合塔架是低风速地区风力机支撑结构的主要型式之一,连接段对结构的性能有重要影响,组合塔架结构设计直接影响风力机的安全与建设成本。为改善塔架的结构性能以及降低塔架造价,构建了以各塔段外径、壁厚、连接段厚度和混凝土段高... 钢−混组合塔架是低风速地区风力机支撑结构的主要型式之一,连接段对结构的性能有重要影响,组合塔架结构设计直接影响风力机的安全与建设成本。为改善塔架的结构性能以及降低塔架造价,构建了以各塔段外径、壁厚、连接段厚度和混凝土段高度等关键几何尺寸为设计变量,以塔架的固有频率、应力、位移和稳定性等关键性态指标为约束条件,以塔架成本为目标函数的优化设计数学模型。利用模型对某3 MW风力机组合塔架进行优化设计。结果表明:优化方案的塔架总成本减少了15.7%,塔架的整体结构性能得到一定改善;混凝土段高度为塔架总高度的62%时总成本最低;考虑连接段厚度的优化模型能有效调整连接段的受力性能,有利于提高塔架整体优化的效果。考虑组合塔架连接段厚度的优化设计可为同类塔架的设计提供参考。 展开更多

关键词 风力机 组合塔架 连接段 优化设计 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于压电材料的钢筋砼-钢组合塔筒损伤监测 被引量：9

9

作者 周天翔 许斌 +1 位作者 李彦贺 蒋凡 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期961-964,969,共5页

钢筋混凝土-钢组合塔筒作为一种新型的风电塔架形式,其混凝土段的开裂对其使用寿命具有重要影响,对其混凝土段的开裂进行监测具有重要意义。该文提出了一种基于压电陶瓷激励的应力波测量的钢筋混凝土塔段的开裂监测方法,以某钢筋混凝土... 钢筋混凝土-钢组合塔筒作为一种新型的风电塔架形式,其混凝土段的开裂对其使用寿命具有重要影响,对其混凝土段的开裂进行监测具有重要意义。该文提出了一种基于压电陶瓷激励的应力波测量的钢筋混凝土塔段的开裂监测方法,以某钢筋混凝土-钢塔筒缩尺模型为对象,以布置在钢筋混凝土塔筒表面的压电陶瓷片为激励器,利用布置在钢筋混凝土塔筒不同高度位置的压电陶瓷片作为传感器,实现在不同水平往复加载下的应力波的测量。对混凝土塔段从裂缝开始出现直至构件最终破坏整个过程各压电陶瓷片的响应进行分析,并定义损伤指标。结果表明,定义的指标不仅可较好反应裂缝实际出现位置,且与加载等级相关,所提出的监测方法可对钢筋混凝土塔段裂缝的发生和发展过程进行有效监测。 展开更多

关键词 压电陶瓷 钢筋混凝土-钢组合风电塔筒 应力波 损伤指标 裂缝检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

风电机组混合塔架结构阻尼比的研究 被引量：3

10

作者 郝二通 李祎 胡玉龙 《可再生能源》 CAS 北大核心 2018年第11期1704-1710,共7页

混合塔架作为风电机组广泛应用的一种高塔架形式,其结构模态阻尼比精度对塔架载荷和成本有着重要影响。基于以材料阻尼比作为输入求解风电机组混合塔架结构阻尼比的有限元分析方法,计算出140 m混合塔架第1阶模态阻尼比为0.96%。为验证... 混合塔架作为风电机组广泛应用的一种高塔架形式,其结构模态阻尼比精度对塔架载荷和成本有着重要影响。基于以材料阻尼比作为输入求解风电机组混合塔架结构阻尼比的有限元分析方法,计算出140 m混合塔架第1阶模态阻尼比为0.96%。为验证该方法的正确性,通过测量阻尼性能差异较大的有机玻璃单件、钢板单件的材料阻尼比,以及有机玻璃与钢板组件的模态阻尼比,以测量的材料阻尼比作为输入开展了有机玻璃与钢板组件模态阻尼比的有限元分析。有限元求解与试验测试的1阶模态阻尼比结果分别为0.570%和0.589%,两者相差3.33%。结果表明,以材料阻尼比作为输入计算混合塔架模态阻尼比的有限元分析方法是正确的。 展开更多

关键词 风电机组 混合塔架 结构阻尼比 材料阻尼比 模态试验 模态参数识别

在线阅读 下载PDF 职称材料

钢筋连续性对钢-混凝土混合式塔架结构性能的影响 被引量：2

11

作者 王磊 宋龙代 +3 位作者 颜海燕 沈小平 吉春明 何欣恒 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 2020年第1期1-6,共6页

以江苏省盐城某2.2 MW风电机组钢-混凝土混合式塔架为例,建立分片式预应力钢-混凝土混合塔架与基础及地基土的一体化有限元模型,对比钢筋在分缝处贯通及断开2种情况的分析结果。结果表明,钢筋在分缝处的连续性对分片式预应力钢-混凝土... 以江苏省盐城某2.2 MW风电机组钢-混凝土混合式塔架为例,建立分片式预应力钢-混凝土混合塔架与基础及地基土的一体化有限元模型,对比钢筋在分缝处贯通及断开2种情况的分析结果。结果表明,钢筋在分缝处的连续性对分片式预应力钢-混凝土混合塔架的承载力和模态参数影响很小;钢筋在分缝处贯通与断开的模型结果的一致性,验证了分片式预应力钢-混凝土混合塔架具有良好的整体性,为工程设计中采用更灵活的分片方式奠定了基础。 展开更多

关键词 风力发电塔 钢-混凝土混合式塔筒 钢筋连续性 竖向预应力 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

钢制风力机塔架非线性预应力调谐质量阻尼器振动控制性能研究

12

作者 雷振博 刘纲 王晖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期84-92,240,共10页

悬吊式调谐质量阻尼器原理明确、安装简便,已在高层建筑、高耸输电塔等众多结构中得到了广泛应用,近年来在钢制风力机塔筒方面也逐步得到广泛关注。预应力调谐质量阻尼器(prestressed tuned mass damper,PS-TMD)通过附加下拉索并施加预... 悬吊式调谐质量阻尼器原理明确、安装简便,已在高层建筑、高耸输电塔等众多结构中得到了广泛应用,近年来在钢制风力机塔筒方面也逐步得到广泛关注。预应力调谐质量阻尼器(prestressed tuned mass damper,PS-TMD)通过附加下拉索并施加预拉力,可采用摆长和预拉力两个参数进行振动控制调谐,在高柔钢制风力机塔架振动控制中能充分发挥作用。但PS-TMD中拉索变形会引起非线性响应,进而影响控制性能。鉴于此,基于动力学原理建立考虑柔索效应的PS-TMD非线性运动方程,推导了拉索发生变形情况下PS-TMD动力系数及分支共振点频率比;通过优化分析给出了PS-TMD最佳调谐参数的选择方法;某3.2 MW风力机塔筒数值算例结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD的动力系数幅值小于同参数下线性PS-TMD,共振响应下减振性能和能量耗散能力更为突出。5组风载荷下振动控制结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD对塔架结构的风致响应振动控制效果优于相应线性PS-TMD系统。 展开更多

关键词 钢制风力机塔架 预应力调谐质量阻尼器(PS-TMD) 振动控制 拉索柔性变形 非线性

在线阅读 下载PDF 职称材料

C形免灌浆装配式混塔施工工艺研究 被引量：2

13

作者 宋雪飞 《山西建筑》 2023年第10期114-116,125,共4页

随着我国陆上风电开发的重点逐步向中东部及南部低风速区转移,钢-混凝土混合结构塔筒被应用于越来越多的风电场建设中,以支撑更高轮毂、更大容量的风电机组从而获得更大的发电量。传统的灌浆湿连接混塔由于湿作业大、施工受环境温度限制... 随着我国陆上风电开发的重点逐步向中东部及南部低风速区转移,钢-混凝土混合结构塔筒被应用于越来越多的风电场建设中,以支撑更高轮毂、更大容量的风电机组从而获得更大的发电量。传统的灌浆湿连接混塔由于湿作业大、施工受环境温度限制,极大地限制了施工效率及工程交付速度。而最近被研发出的C形免灌浆装配式混塔采用了免灌浆干式连接技术,避免了现场湿作业,可以显著提高施工效率,有效解决了传统灌浆湿连接混塔存在的问题。结合实际生产施工过程,对C形免灌浆装配式混塔的施工技术进行了研究分析,总结了规范化的制造、运输及安装等全套施工工艺,以期为C形免灌浆装配式混塔的推广应用提供参考。 展开更多

关键词 风电机组 混合结构塔筒 免灌浆装配式 施工工艺

在线阅读 下载PDF 职称材料

预制装配式钢-混凝土组合式风机塔架关键部位受力性能研究 被引量：4

14

作者 丛欧 李金威 汪彦辰 《西北水电》 2023年第2期86-90,99,共6页

近年来,预制装配式钢-混凝土组合式风力发电塔作为一种较新的结构形式,在国内不断被推广应用。但作为一种新型组合结构,其门洞和过渡段受力复杂,一直是设计中的难点。以某风电场3.XMW风电机组39 m高混凝土塔段为例,采用通用有限元软件AB... 近年来,预制装配式钢-混凝土组合式风力发电塔作为一种较新的结构形式,在国内不断被推广应用。但作为一种新型组合结构,其门洞和过渡段受力复杂,一直是设计中的难点。以某风电场3.XMW风电机组39 m高混凝土塔段为例,采用通用有限元软件ABAQUS建立精细化有限元模型,研究其关键部位在极限荷载工况和正常运行工况下的受力性能。结果表明:极限荷载工况下,门洞筒节水平接缝脱开较小,开洞部位存在小范围应力集中,混凝土和钢筋应力水平满足设计要求;过渡段部位混凝土抗压性能储备充足,钢筋传力效果良好,结构性能符合设计要求;在正常运行工况下,门洞筒节的裂缝宽度经校核符合规范要求。 展开更多

关键词 风电机组 预制装配 组合塔架 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

大型风力发电机混合塔架冬季施工技术

15

作者 孙永胜 李纲 《建筑施工》 2019年第12期2144-2146,共3页

为确保大型混凝土结构与钢结构组合而成的风力发电机(风电机)混合塔架的施工顺利完成,结合某大型混合塔架样机的施工,探讨了风力发电机大型构件吊装及预制混凝土节段拼接缝冬季加热保温的施工技术。施工过程中的监测数据显示,加热保温... 为确保大型混凝土结构与钢结构组合而成的风力发电机(风电机)混合塔架的施工顺利完成,结合某大型混合塔架样机的施工,探讨了风力发电机大型构件吊装及预制混凝土节段拼接缝冬季加热保温的施工技术。施工过程中的监测数据显示,加热保温措施很好地确保了拼接缝养护期间的温度符合养护要求,同时,混凝土塔筒吊装的直线度偏差远优于设计允许偏差,为类似项目积累了可借鉴的经验。 展开更多

关键词 风力发电机 混合塔架 低温施工 吊装施工

在线阅读 下载PDF 职称材料