海上风力机泡沫铝夹芯板防护装置结构抗撞特性研究

作     者：赵鑫磊 李春 韩志伟 ZHAO XinLei;LI Chun;HAN ZhiWei

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 

出 版 物：《机械强度》 (Journal of Mechanical Strength)

年 卷 期：2021年第43卷第4期

页      面：888-896页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51676131,51976131) 上海市“科技创新行动计划”地方院校能力建设项目(19060502200)资助。 

主　　题：防护装置 海上风力机 泡沫铝夹芯板 抗撞 

摘      要：海上风能的蓬勃发展及航线密集增大了船舶与风力机的碰撞机率。基于非线性动力学理论,提出泡沫铝夹芯板结构防护装置的概念设计,为验证所提设计防护性能的优劣采用Ls-Dyna模拟3000 t船舶与5 MW单立柱三桩基础海上风力机碰撞过程,在不同船舶速度下对比分析相同厚度不同层数夹芯板防护装置结构抗撞性能。结果表明:厚度相同时,5层防护结构对提高海上风力机安全性具有显著效果,可有效抑制风力机塔顶动力响应;5层抗撞性能优于3和4层结构;船速分别为0.5 m/s、1 m/s及2 m/s时,防护装置初始动能吸收比分别为76.9%、79.7%及78.5%,5层结构的吸能比最高;随船速增加,塔架受到损伤程度加剧,其吸收能量增幅小于初始能量增幅;三种速度下,塔顶最大位移分别为80.8 mm、169.7 mm、375.5 mm,塔顶位移响应与船舶动能变化趋势一致;随初始动能增长,防护装置最大撞深呈线性增长趋势,其增长幅度小于初始动能增长幅度,且随泡沫铝夹芯板层数增加撞深增幅降低。