基于MATLAB和CAE軟件的風電結(jié)構(gòu)計算程序開發(fā)及安全評價.pdf

1、近年來隨著能源危機和環(huán)境污染等問題愈發(fā)嚴重，風能作為一種無污染的清潔新能源受到越來越多的關(guān)注。無論是海上風機支撐結(jié)構(gòu)的疲勞分析還是陸上風機基礎(chǔ)安全性評價，風電結(jié)構(gòu)的設(shè)計都涉及到大量的計算，并且參數(shù)繁多，很容易出錯。又由于并無準確的規(guī)范可以參照，因此本文基于MATLAB和CAE軟件針對風電結(jié)構(gòu)開發(fā)計算程序，分別對二者進行深入地分析研究。具體研究工作如下：
　?。?）海上風機支撐結(jié)構(gòu)所受的荷載計算。介紹了隨機波浪荷載的時域和頻域計算理

2、論，基于莫里森方程在時域和頻域內(nèi)建立了風機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)波浪力的計算模型，分別通過ANSYS的二次開發(fā)和MATLAB編制水動力荷載的計算程序；確定作用在海上風機結(jié)構(gòu)上的風荷載，根據(jù)動量—葉素理論使用MATLAB開發(fā)計算程序模擬脈動風速，并計算葉輪風機荷載和塔架所受風荷載。
　　（2）基于ANSYS二次開發(fā)的荷載作用下結(jié)構(gòu)時域疲勞計算程序開發(fā)。以某海上單樁式基礎(chǔ)為研究對象，分析風機荷載和波浪荷載單獨作用下的不同疲勞計算方法，計算不同工況下

3、的疲勞損傷；編制波浪荷載作用下結(jié)構(gòu)頻域疲勞計算程序，計算不同工況下的疲勞損傷，與時域的計算結(jié)果對比。
　?。?）疲勞荷載組合方法研究。假定荷載之間沒有相互影響，整合損傷疊加法、等效應(yīng)力法、完全時域法等多種疲勞荷載組合方法編制計算程序。以實際海上風機為例，采用計算程序計算結(jié)構(gòu)疲勞損傷值。對比計算結(jié)果，分析討論不同組合方法的優(yōu)缺點以及適用性。
　?。?）風浪耦合作用下支撐結(jié)構(gòu)的時域疲勞研究?？紤]荷載之間存在相互影響，基于翼型氣動

4、原理，對風機氣動阻尼進行了分析，建立風機氣動阻尼的計算模型，將氣動阻尼加入支撐結(jié)構(gòu)在風浪同時作用下的時程分析中，編制耦合作用下結(jié)構(gòu)時域疲勞計算程序。計算不同工況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和疲勞損傷，并與不考慮氣動阻尼的結(jié)果對比，驗證耦合作用的必要性。提出計算耦合作用的可行性方法。
　?。?）以某工程為實例，基于ABAQUS計算分析新型梁板式基礎(chǔ)的穩(wěn)定性情況，對結(jié)構(gòu)安全進行評價。驗證梁板式基礎(chǔ)對地質(zhì)條件的適應(yīng)性；建立錨桿基礎(chǔ)模型，通過計算位移值探