海上張力腿式風機支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析.pdf

1、風能作為一種廉價的可再生能源，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。海上風電因為具有許多陸上風電無法比擬的優(yōu)點，同時具有相當大的發(fā)展?jié)摿?，逐漸成為各國發(fā)展的新方向。海上風機支撐結(jié)構(gòu)在空氣動力載荷與水動力載荷的聯(lián)合作用下，在整個設(shè)計壽命期內(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機支撐結(jié)構(gòu)的疲勞問題。
　　本文以海上某風場的張力腿式風機支撐結(jié)構(gòu)為研究對象，在空氣動力載荷和水動力載荷的聯(lián)

2、合作用下，根據(jù)S-N曲線和線性疲勞累積損傷理論，對風機支撐結(jié)構(gòu)進行了疲勞壽命分析。本文主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下：
　?。?）考慮風機機艙內(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機多體動力學有限元模型，同時考慮空氣動力載荷和水動力載荷的耦合作用，首先對風機整體結(jié)構(gòu)進行動力特性分析，其次對風機結(jié)構(gòu)分別進行正常發(fā)電工況及停機工況下的動力響應(yīng)分析。結(jié)果表明：風機整體結(jié)構(gòu)的一階固有頻率有效避開了風輪激勵頻率，不會發(fā)生共振；相比于

3、風載荷，波浪載荷是風機基礎(chǔ)運動的主要控制載荷；張力腿式風機在選定的各種工況下的運動都在合理的范圍內(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機支撐結(jié)構(gòu)有限元模型，將風載荷、空氣動力載荷和波浪載荷施加到結(jié)構(gòu)有限元模型上，對風機支撐結(jié)構(gòu)進行總體強度分析，并根據(jù) ABS規(guī)范進行強度校核，確定疲勞分析的熱點區(qū)域。計算結(jié)果表明：張力腿式風機支撐結(jié)構(gòu)總體強度滿足規(guī)范要求，高應(yīng)力