海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法研究AStudyonFatigueAnalysisMethodofSupportStructuresforOffshoreWindTurbines學(xué)21006189大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)多由鋼管焊接而成，在復(fù)雜的海洋環(huán)境荷載以及上部風(fēng)機(jī)荷載的聯(lián)合作用下，結(jié)構(gòu)連接處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，極易發(fā)生疲勞破壞，結(jié)構(gòu)連

2、接處是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)；為保證海上風(fēng)機(jī)在其設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)正常運(yùn)作，有必要對(duì)海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命分析。本文以某風(fēng)電場(chǎng)海上風(fēng)機(jī)三樁支撐結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，選取疲勞分析關(guān)鍵區(qū)域，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的疲勞壽命分析，為類似海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析以及進(jìn)一步的研究提供了借鑒和參考，本文主要工作如下：(1)論文首先介紹了疲勞壽命分析的基本理論與方法，包括線性、雙線性、非線性累積損傷理論、概率Miner理論以及疲勞累積損傷動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)模型理

3、論，并對(duì)目前應(yīng)用最為廣泛且形式較為簡(jiǎn)單的PalmgrenMiner線性累積損傷理論以及＆Ⅳ曲線進(jìn)行了重點(diǎn)介紹與分析。(2、基于大型通用有限元分析軟件ANSYS建立了海上風(fēng)機(jī)三樁支撐結(jié)構(gòu)的“樁土——支撐結(jié)構(gòu)”整體有限元模型，并對(duì)疲勞壽命分析關(guān)鍵區(qū)域建立了局部精細(xì)化有限元模型；利用整體有限元模型計(jì)算的位移值作為局部精細(xì)化有限元模型的邊界條件，該方法同時(shí)解決了殼單元無法直接考慮波流荷載以及管單元應(yīng)力計(jì)算不準(zhǔn)確的問題；(3)分析了有限元網(wǎng)格密度

4、對(duì)熱點(diǎn)應(yīng)力的影響；對(duì)于撐桿需要?jiǎng)澐峙c其軸線相平行的有限元網(wǎng)格，對(duì)于弦桿需劃分垂直于焊縫的有限元網(wǎng)格；給出了海上風(fēng)機(jī)三樁支撐結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的選取方法；(4)采用熱點(diǎn)應(yīng)力的疲勞壽命分析方法，參考挪威船級(jí)社海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中給出的Ⅳ曲線，根據(jù)PalmgrenMiner線性累積損傷準(zhǔn)則，分別分析了波浪荷載以及風(fēng)機(jī)荷載對(duì)海上風(fēng)機(jī)三樁支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響，并考慮了疲勞荷載作用方向以及平均應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響；(5)分析了海上風(fēng)機(jī)三樁支撐結(jié)