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为了研究近断层地震动速度脉冲及强竖向地震动对风机塔地震响应的影响,以某陆上风电场1.5 MW风机塔为研究对象开展了结构在水平向脉冲型地震动、水平向非脉冲型地震动、水平与竖向地震动组合3种地震输入工况的时程分析。通过3种工况下塔顶位移时程、加速度时程、塔底剪力、弯矩及轴力的对比分析发现:近断层速度脉冲对结构塔顶水平位移、塔顶水平加速度、塔底剪力与弯矩均影响显著;竖向地震动会加大结构的塔顶竖向加速度响应及塔底轴力响应;随着竖向与水平加速度峰值比增大,塔顶竖向加速度响应增大,最大轴力随着峰值比增大而增大,最小轴力随着峰值比增大而减小。此外,增量动力分析表明,采用自接触的有限元模型可以更真实地预测风机塔的失稳破坏机制。 相似文献
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系统自振频率限制是海上风机结构设计中的一个关键因素。运行状态下风机动力荷载会引起基础的水平侧移,较大的水平侧移会导致基础刚度的降低,进一步影响风机系统的自振频率。该文基于有限元软件ABAQUS平台,建立单桩式海上风机结构系统的自振频率数值模型,并讨论运行状态下基础水平侧移对大直径海上风机系统自振频率的影响。模型中考虑了塔筒的变截面特性;桩-土相互作用通过p-y曲线方法模拟;桩和塔采用梁单元模拟;通过Pushover分析汇总出水平侧移引起的桩顶水平刚度。研究结果表明:桩基侧向位移会降低风机结构体系的自振频率;桩基侧向位移对基频的影响较小,对高阶频率的影响显著;大直径海上风机的频率计算中可忽略风机运行状态对体系自振频率的影响。 相似文献
3.
采用ABAQUS有限元分析软件,分别对基于刚性地基假定的环板基础、考虑土-结构动力相互作用的环板基础和桩基础超大型冷却塔模型进行了模态分析、弹性和弹塑性时程分析,研究了土-结构动力相互作用和基础形式对超大型冷却塔结构动力特性和地震反应的影响。结果表明:当考虑相同阶数的振型时,刚性地基模型的振型参与质量系数最小。地震作用下,刚性地基模型和桩基础模型的加速度响应、支柱内力、塔壳混凝土主应力等一般比考虑土-结构动力相互作用的环板基础模型偏大,但塔顶水平位移偏小。土-结构动力相互作用比基础形式对冷却塔动力特性以及地震反应的影响更大,且二者对冷却塔竖向振动的影响比水平向大。三种模型计算所获得的冷却塔薄弱部位均集中于支柱,且支柱最大侧移角相差不大。 相似文献
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以一大跨度铁路斜拉桥为背景,根据高速列车制动模型,获得列车制动力,采用动力时程分析方法,分析列车制动力和地震共同作用及地震单独作用下斜拉桥结构响应,在此基础上,研究列车制动力作用对结构地震响应影响。结果表明,列车制动力作用对地震作用下梁端和塔顶位移影响较塔底剪力和弯矩大。当不设置黏滞阻尼器时,列车制动力对结构地震响应影响不显著;设置黏滞阻尼器后,列车制动力对梁端位移影响显著。 相似文献
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基于现场实测风机桥架振动响应,采用风机调幅扰力模型进行结构动力响应分析.根据不同工况下疲劳危险点的名义应力时程,采用雨流计数法和各工况年运行频次调查结果编制疲劳载荷谱.通过Miner损伤累积准则和p-S-N关系对风机桥架进行疲劳损伤分析,给定疲劳破坏的损伤阈值,所得疲劳寿命满足设计使用年限的要求.采用Goodman、Gerber和Soderberg模型考虑平均应力影响时的疲劳寿命略有降低. 相似文献
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结构-地基相互作用体系的动力相似关系研究 总被引：3，自引：4，他引：3
模型试验的动力相似理论是结构试验技术中的一个重要的基础性研究课题。本文设计实现了缩比为1／20和1／10的结构－地基相互作用体系的振动台模型试验，通过对两个模型的试验结果的对比研究。对结构－地基相互作用体系的动力相似关系进行了初步探讨。按照本文的动力模型的设计施工及试验原则进行的模型体系的振动台试验，在结构－地基动力相互作用体系的主要特征和规律方面有较好的相似性。在激励较小阶段和激励较大阶段，两个缩尺模型在动力特性、加速度反应时程以及上部结构的应变反应等方面具有较好的相似关系；但在试验的中间阶段，两者存在明显的差异，影响两个缩尺模型在试验中间阶段的相似性的主要原因是土体在模拟地震激励下的非线性发展程度的差异。 相似文献
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风电塔是一种顶部有较大偏心质量的高耸薄壁悬臂结构,以某1.5MW水平轴三叶片风电塔为研究对象,重点关注风电塔振动台试验缩尺模型设计。根据量纲分析理论和相似条件,基于模型质量分布和刚度分布等效原则,设计模型塔筒截面及附加质量,保证模型与原型结构自振频率和振型相似。通过对比分析模型动力特性测试结果与原型实测结果,验证了该模型设计方法的合理性,可为同类型风电塔振动台试验设计提供参考与依据。针对该柔性对称高塔模型在动力特性测试中出现的正交耦合振动及拍振现象也进行了详细阐述。 相似文献
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模型化方法对钢筋混凝土框架地震反应的影响分析 总被引：1，自引：0，他引：1
结构非线性动力分析平台OpenSees具备丰富的材料、单元、模型化方法等分析选项和强大的求解功能。在OpenSees平台,对按我国规范设计的八度区二级和九度区一级典型钢筋混凝土框架结构进行了一系列罕遇烈度地震作用下的非线性动力反应分析。通过对分析结果的对比、判断,并结合各种模型化方法对结构地震反应的影响方式进行解释,从顶点侧移、层间侧移角、基底剪力、框架塑性铰分布等方面揭示了不同单元力学模型以及箍筋、板筋对结构整体、局部地震反应的影响规律。 相似文献
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为了增强巨子型有控结构建筑的动力特性,提升其稳定性,设计双向地震波作用下建筑有控结构。采用3种磁流变阻尼器(MRD)与滑移隔震混合控制结构构成单体建筑有控结构,其包括巨结构和子结构,并建立该有控结构的动力分析模型。在动力分析模型中输入水平和竖向地震,得到模型的竖向和水平滑动状态运动微分方程,依据这两个方程采用自适应模糊神经网络优化动力分析模型,构建优化模型。从优化模型出发,通过实例实验分析得出,优化设计双向地震波作用下建筑有控结构时,在其上部结构层间和隔离层各安装一个MRD,可确保优化设计后的有控结构在不同双向地震工况下的地震反应控制效果最佳,且有控结构在双向地震工况2下,结构第一层、中间三层以及顶层的加速度和位移的时程曲线走向一致,且差距微小;同时有控结构的巨结构顶层侧移响应随着子结构刚度增加而提高,动力特性没有明显的变化,子结构随着其自身刚度增加顶层侧移响应表现稳定,子结构动力特性增强。 相似文献
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《地震工程与工程振动(英文版)》2015,(3)
The wind energy industry has been growing rapidly during the past decades.Along with this growth,engineering problems have gradually emerged in the wind power industry,including those related to the structural reliability of turbine towers.This study proposes a rapid seismic analysis methodology for existing wind turbine tower structures.The method is demonstrated and validated using a case study on a 1.5 MW tubular steel wind turbine tower.Three finite element(FE)models are developed first.Field tests are conducted to obtain the turbine tower's vibrational characteristics.The tests include(1) remotely measuring the tower vibration frequencies using a long range laser Doppler Vibrometer and(2) monitoring the tower structural vibration by mounting accelerometers along the height of the tubular structure.In-situ measurements are used to validate and update the FE models of the wind turbine tower.With the updated FE model that represents the practical structural conditions,seismic analyses are performed to study the structural failure,which is defined by the steel yielding of the tubular tower.This research is anticipated to benefit the management of the increasing number of wind energy converters by providing an understanding of the seismic assessment of existing tubular steel wind turbine towers. 相似文献
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Vertical earthquake response of megawatt‐sized wind turbine with soil‐structure interaction effects 
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下载免费PDF全文 The dynamic response of a wind turbine on monopile is studied under horizontal and vertical earthquake excitations. The analyses are carried out using the finite element program SAP2000. The finite element model of the structure is verified against the results of shake table tests, and the earthquake response of the soil model is verified against analytical solutions of the steady‐state response of homogeneous strata. The focus of the analyses in this paper is the vertical earthquake response of wind turbines including the soil‐structure interaction effects. The analyses are carried out for both a non‐homogeneous stratum and a deep soil using the three‐step method. In addition, a procedure is implemented which allows one to perform coupled soil‐structure interaction analyses by properly tuning the damping in the tower structure. The analyses show amplification of the ground surface acceleration to the top of the tower by a factor of two. These accelerations are capable of causing damage in the turbine and the tower structure, or malfunctioning of the turbine after the earthquake; therefore, vertical earthquake excitation is considered a potential critical loading in design of wind turbines even in low‐to‐moderate seismic areas. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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海上风电工程基础结构抗震性能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了探讨海上风电工程基础与结构体系的抗震性能,采用ANSYS程序建立了三种基础型式的风电塔架结构数值模型,先采用振型分解反应谱法计算了结构的地震响应,进而分别将传统地震动和最不利地震动作为输入地震动,分析了三种基础结构体系的最大地震响应。结果显示:风电结构属典型的长周期结构,基础型式对结构的振动周期影响明显,单立柱桩式结构振动周期最长,八桩承台结构振动周期最短。地震作用下,单立柱桩结构的顶端位移响应也最大;振型反应谱法与传统地震动作用下结构的响应满足现行建筑抗震规范的要求,但最不利地震作用下结构的位移响应偏大,不满足规范对位移的相关规定;组合三桩结构底部基础与结构连接处是应力集中区。海上风电工程结构抗震设计的重要性应引起充分重视。 相似文献
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为研究某海底隧道风塔及下部结构体系在塑性阶段的损伤破坏形态及特点,探讨在多重荷载作用下弹塑性静动力响应对结构的影响,建立了沉管隧道风塔及下部结构的大型三维有限元模型。采用基于能量原理的混凝土塑性及损伤本构模型,借助大型有限元软件ANSYS及ABAQUS分别对结构进行不同地震条件下的动力时程分析,对比分析振型、层间位移角及较为完整的塑性损伤破坏系数曲线。结果表明:不同设防地震下,结构整体性良好,振型及层间位移角满足规范要求;不同罕遇地震下,该结构的混凝土塑性拉压损伤最大时刻均发生在20 s,主要破坏区域在风塔与人防井及下部立柱的接触位置,且拉伸破坏系数明显高于压缩破坏。本文的研究成果可以为类似近海沉管隧道工程抗震设计提供一定的依据与指导。 相似文献
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A comprehensive study is performed on the dynamic behavior of offshore wind turbine (OWT) structure supported on monopile foundation in clay. The system is modeled using a beam on nonlinear Winkler foundation model. Soil resistance is modeled using American Petroleum Institute based cyclic p–y and t–z curves. Dynamic analysis is carried out in time domain using finite element method considering wind and wave loads. Several parameters, such as soil–monopile–tower interaction, rotor and wave frequencies, wind and wave loading parameters, and length, diameter and thickness of monopile affecting the dynamic characteristics of OWT system and the responses are investigated. The study shows soil–monopile–tower interaction increases response of tower and monopile. Soil nonlinearity increases the system response at higher wind speed. Rotor frequency is found to have dominant role than blade passing frequency and wave frequency. Magnitude of wave load is important for design rather than resonance from wave frequency. 相似文献
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海上风机是一种高柔性海洋结构物,其支撑结构的动力响应对风、浪、流等环境因素、风机荷载及基础刚度的影响异常敏感。建立基础-塔架-顶部集中质量为一体的风机简化计算模型,在底部弹性约束条件下考虑水平刚度和转动刚度之间的耦合。基于改进后的计算模型、经典微分方程及其边界条件,通过对方程的求解,系统研究底部基础刚度和顶部竖向轴压等设计参数对结构前四阶自振频率的影响规律。本文研究结论在一定程度上可揭示风机运行过程中因基础刚度变化而引起的支撑结构动力特性变化规律,可为今后实际工程中风机基础、支撑结构的选型及设计提供相关启示。 相似文献
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Estimating the natural frequencies of a wind turbine system consisting rotor, nacelle, tower, foundation and surrounding soil is one of the important design considerations. This paper experimentally investigates the behaviour of a model wind turbine supported on a particular type of foundation called a monopile. Monopile is a single large diameter (2.5–4 m) long slender column inserted deep into the ground. This can be thought of as an extension of the wind turbine tower. In particular, the role of soil/foundation in the dynamics of wind turbines has been investigated. Analytical methods are developed incorporating the rotational and translation flexibility of the foundation. Novel experimental techniques have been developed to obtain the parameters necessary for the analytical model. The analytical model is validated using a finite element approach and experimental measurements. In total, results from 17 test cases is reported in the paper. Experimental results show that the natural frequencies and the damping factors of the wind turbine tower change significantly with the type of soil/foundation. Analytical results for the natural frequencies agree reasonably well to the experimental results and finite element results. 相似文献