海上樁式風機基礎連接段低周循環(huán)荷載分析.pdf

1、碩士學位論文海上樁式風機基礎連接段低周循環(huán)荷載分析OffshorePileTypeFanBaseConnectionSectionLowCyclicLoadingAnalysis學號：21106059指導教師：鮭堡丞進垣大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要海上風力發(fā)電正逐漸成為新能源領域發(fā)展的重點，我國擁有漫長的海岸線，近海風能資源豐富。但相對于西方國家，我國海上風電場技術還只

2、是處于起步階段，設計、施工經(jīng)驗相對匱乏。海上風機基礎結(jié)構(gòu)設計是整個海上風電場建設中的非常重要環(huán)節(jié)，風機基礎結(jié)構(gòu)中灌漿連接段的可靠連接又是海上風機正常運行的重要保障。本文以單樁基礎連接段為研究對象，與原型設計尺寸相比，按1：10的縮尺比例進行設計，共計四種模型；利用有限元軟件ANSYS，對灌漿連接段在承受軸向低周反復循環(huán)荷載作用下進行研究，分析荷載位移曲線，并通過物模實驗得出來的荷載一位移曲線加以驗證，對比分析仿真出來的滯回曲線和物模實現(xiàn)

3、得出的滯回曲線，并通過切開物模實驗中用到的試件，根據(jù)破壞類型和破壞程度來分析對比結(jié)果的正確性，為實際工程的設計、計算等提供科學依據(jù)和參考。本文研究的主要內(nèi)容包括：1利用ANSYS建模，建立四組模型，分別是：軸向較短無剪力鍵模型、軸向較短有剪力鍵模型、軸向較長有剪力鍵母性、錐形有剪力鍵模型，模擬施加軸向低周反復循環(huán)荷載，按照預先設好的組別對比分析滯回曲線。計算發(fā)現(xiàn)，無剪力鍵的模型在第三個荷載等級的第一次循環(huán)加載時發(fā)生了破壞，此時軸向力大約

4、為560kN。從位移一荷載圖的滯回曲線中看出，試件有明顯的殘余變形。其它三類試件在循環(huán)加載中沒有發(fā)生破壞，灌漿材料在連接段頂部剪力鍵部位以及連接段底部都有裂縫，而且試件均有明顯的殘余變形。此外，從各組試件的時間一位移曲線以及位移荷載曲線可以看出，模型施加低速(2KN／s)與高速(6KN／s)時，兩種情況下的結(jié)果差異不大，即塑性位移相同，灌漿材料的開裂情況也相似。2按照數(shù)值仿真建立的模型，制作物模實驗試件，通過物模實驗來驗證數(shù)值仿真的結(jié)果

5、。物模實驗的出來的結(jié)果顯示：有剪力鍵試件的耗能能力要好于無剪力鍵試件；錐形有剪力鍵試件的耗能能力要好于圓筒形有剪力鍵試件；較短有剪力鍵試件耗能能力要好于較長有剪力鍵試件物模實驗結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果相近，說明仿真結(jié)果和物模結(jié)果均可信。3切開物模實驗中用的試件，對比分析其破壞面：較短無剪力鍵試件外套管與灌漿料相脫離；其它三個有剪力鍵試件均在剪力鍵以下出現(xiàn)破壞面，灌漿料被剪碎，剪力鍵均完好。關鍵詞：海上風電；灌漿連接段；低周循環(huán)；數(shù)值仿真；物模