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不同频谱特性地震动下某风电塔响应振动台试验研究

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工程科学与技术 2018年第3期50卷 125-133页

作者：戴靠山毛振西赵志王英孟家瑶赵晨希同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 四川大学土木工程系四川成都610065

为研究风电塔在不同频谱特性地震动下的响应规律,针对某风电塔设计缩尺模型开展大型振动台试验。对模型塔筒进行精细设计,实现结构自振特性与原型结构相似,同时对试验模型配置叶片和无级变速电机实现运转工况模拟。根据抗震设计规范给... 详细信息

为研究风电塔在不同频谱特性地震动下的响应规律,针对某风电塔设计缩尺模型开展大型振动台试验。对模型塔筒进行精细设计,实现结构自振特性与原型结构相似,同时对试验模型配置叶片和无级变速电机实现运转工况模拟。根据抗震设计规范给出的设计反应谱和特征周期,选择长周期地震动和短周期地震动各2条,以及经典地震动3条,并采用三角级数叠加法生成2条人工地震波,沿塔身3个不同方向进行输入,对塔顶和塔身的加速度和速度响应以及塔底应变响应进行测试,比较风电塔模型在不同地震动和不同输入条件下的响应差异。试验结果表明,风电塔结构主次方向地震响应具有耦合现象,同时表现出高阶振型效应。风电塔在不同频率成分地震动下的响应具有较大差别,长周期地震动对风电塔模型加速度和位移响应具有放大效应。此外,风电塔在不同地震动输入方向下的响应不同,地震动主方向沿叶片平面垂直方向输入和45°方向输入下的响应较大。

关键词：风电塔地震振动台试验地震动特性响应规律

考虑土―结构相互作用的运转状态风电塔抗震分析

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工程科学学报 2017年第9期39卷 1436-1442页

作者：戴靠山毛振西张玉林赵志梁发云同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 四川大学能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室成都610065

针对某陆上风电场1.5 MW风电塔结构,建立了"塔筒―基础―地基"整体三维精细有限元模型,研究土―结构相互作用对风机运转状态下风电塔结构地震动力响应的影响规律.在风机运转状态下,使用FAST程序把风速时程转化为风荷载时程输入模型,并使... 详细信息

针对某陆上风电场1.5 MW风电塔结构,建立了"塔筒―基础―地基"整体三维精细有限元模型,研究土―结构相互作用对风机运转状态下风电塔结构地震动力响应的影响规律.在风机运转状态下,使用FAST程序把风速时程转化为风荷载时程输入模型,并使用EERA程序进行土层地震反应分析得到模型土层底部的地震波,作为地震激励进行输入,对风电塔进行模态分析并计算风电塔地震动力响应.研究表明,考虑土―结构相互作用效应会引起风电塔体系自振频率降低,并显著增加风电塔的结构动力响应.

关键词：风电塔地震响应土―结构相互作用有限元分析

土-风电塔-TMD相互作用系统减震效率研究

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地震工程与工程振动 2020年第3期40卷 166-173页

作者：黄海戴靠山吕洋四川大学土木工程系四川成都610065 深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065

建立了可以考虑土-结构地震相互作用(SSI)的某1.5 MW风电塔的简化计算模型,塔身简化为考虑剪切变形的由多个平面欧拉梁单元组成的弯剪模型,地基与基础相互作用通过离散的弹簧和阻尼器模拟。利用该模型研究调谐质量阻尼器(TMD)在不同场... 详细信息

建立了可以考虑土-结构地震相互作用(SSI)的某1.5 MW风电塔的简化计算模型,塔身简化为考虑剪切变形的由多个平面欧拉梁单元组成的弯剪模型,地基与基础相互作用通过离散的弹簧和阻尼器模拟。利用该模型研究调谐质量阻尼器(TMD)在不同场地类别和地震动强度下对风电塔减震效率的影响,采用风电塔塔顶的峰值加速度减小率(PARR)和均方根加速度减小率(RARR)作为减震效率的评估指标。使用了3组人工地震动分别对应ASCE7-16中C、D和E三个场地等级的加速度反应谱,每组人工地震动由15个用SIMQKE人工生成的峰值加速度(PGA)为0.4 g的地震动组成,每个地震动按照PGA调幅从0.1 g增加到1g,考虑10种不同强度。结果表明,地震动强度越大,风电塔所处场地的土壤越软,则TMD的减震效率越低。

关键词：风电塔简化模型 TMD 减震效率 SSI

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风电塔法兰螺栓松动对结构振动影响数值分析

风电塔法兰螺栓松动对结构振动影响数值分析

作者：陈凯中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

风能是一种可再生清洁能源,以其独特的优势最先得到欧美国家的重视和发展,风电开发技术日趋成熟。我国作为能源消耗大国,虽然在风电领域起步较晚,但近些年来发展迅速,装机容量已位居世界第一。目前在运行中的风电塔(风力发电塔)出现了... 详细信息

风能是一种可再生清洁能源,以其独特的优势最先得到欧美国家的重视和发展,风电开发技术日趋成熟。我国作为能源消耗大国,虽然在风电领域起步较晚,但近些年来发展迅速,装机容量已位居世界第一。目前在运行中的风电塔(风力发电塔)出现了多起事故,造成了重大经济损失,结构失效是导致风电塔倒塌的重要因素。由于风电塔处于振动环境中,法兰紧固螺栓容易出现松动,导致其疲劳寿命降低,甚至发生断裂,因此正常工作中的风电塔出现了倒塌事故。国内外学者对风电塔进行建模分析时,常常忽略连接各节塔筒的法兰,因此无法考虑法兰螺栓松动的问题。本文以位于甘肃某地风电场的2MW风电塔为研究对象,结合环境脉动测试数据,以数值分析的方式对法兰螺栓松动问题进行研究,建立考虑法兰螺栓的风电塔整体模型,分析螺栓松动对结构静力和动力响应的影响,为评估风电塔法兰螺栓松动提供参考。论文主要研究内容和成果如下:(1)根据已有的现场三座风电塔环境脉动测试数据,经过谱分析得到了风电塔的前2阶固有频率和阻尼比,比较风电塔维修前后的固有频率和阻尼。结果显示,1阶固有频率和阻尼比对法兰螺栓松动不敏感。(2)建立了法兰局部构件的三维体单元模型,分析了不同螺栓预紧力作用下,法兰局部构件轴向荷载与位移的关系和法兰螺栓等效应力与轴向荷载的关系。结果显示,预紧力可以减小法兰间隙宽度,增强法兰抗拉刚度。预紧力损失后,螺栓的疲劳寿命急剧减小,没有预紧力的法兰局部构件表现出拉压双线性。(3)在法兰局部构件的力学本构关系基础上,采用非线性弹簧模拟法兰局部构件,基于纤维模型的思想,建立了法兰整体模型,并和塔筒组成风电塔整体的弹簧-梁模型。讨论了风荷载的计算方法,基于叶素动量理论计算风轮轴向推力,采用通用风压公式计算塔筒上的风荷载。结合现场法兰螺栓松动调查情况,采用松动比例η和螺母转角θ分别量化螺栓的松动数量和松紧程度。应用风电塔整体模型,分析了法兰螺栓松动对塔顶位移和法兰间隙宽度的影响。当螺母转角θ>-60o,松动比例η>10%时,塔顶位移和法兰间隙宽度对螺栓松动比较敏感。(4)应用风电塔整体模型和无法兰整体模型分别进行模态分析,得到前6阶振型和固有频率。分析了法兰螺栓松动对风电塔固有频率的影响,根据环境脉动测试数据分析结果得到瑞利阻尼参数,对风电塔遭受短时阵风作用进行了瞬时动力分析,研究了螺栓松动对风电塔结构动力响应特性的影响,分析了结构阻尼对其动力特性的影响。结果显示,当螺母转角θ>0o时,风电塔固有频率变化显著;法兰螺栓松动导致塔顶位移幅值增大,现场测试的风电塔的结构阻尼改变对其动力特性影响较小。

关键词：风电塔脉动测试反向平衡法兰 ANSYS 模态分析螺栓松动瑞利阻尼

长周期地震动-脉动风耦合作用下风电塔架动力响应分析与混合试验初步验证

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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工程力学 2021年第S01期38卷 58-65页

作者：梅竹胡皓戴靠山刘洋四川大学建筑与环境学院成都610065

随着我国对绿色能源需求的不断增加,风力发电场的建设逐渐向我国地震多发区扩张,风力发电塔面临着地震的严峻考验。地震荷载与常规风荷载共同作用下的风电塔性能正在成为设计中的重要参考标准。水平轴、三叶片风电塔是最为常见的风电塔... 详细信息

随着我国对绿色能源需求的不断增加,风力发电场的建设逐渐向我国地震多发区扩张,风力发电塔面临着地震的严峻考验。地震荷载与常规风荷载共同作用下的风电塔性能正在成为设计中的重要参考标准。水平轴、三叶片风电塔是最为常见的风电塔类型,属于自振周期较长的高柔结构,对低频成分突出的长周期地震动比较敏感。因此,本文针对运转状态风力发电塔在长周期地震作用下的动力响应进行了分析。选择一座1.5 MW在役风电塔为原型结构,基于ABAQUS平台建立其壳单元模型,选择典型长周期地震动记录,通过动力时程分析对风电塔停机状态下的地震响应进行估计。基于Kaimal谱生成脉动风荷载,对地震-风耦合作用下的风电塔架动力响应进行模拟。结果表明:长周期地震动对风电塔塔顶位移放大作用明显,可超过风荷载成为控制荷载。为解决风电塔试验模型缩尺比较小与复杂荷载模拟问题,开发了混合试验的软件平台。通过混合试验的数值模拟结果与ABAQUS模型分析结果的对比,实现了风-震作用下风电塔混合试验的数值仿真验证。

关键词：风电塔长周期地震动风-地震耦合混合试验脉动风荷载

风电塔施工对山体产生的影响及水土保持施工措施探究

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新型工业化 2021年第11期11卷 147-148,151页

作者：彭灿江西中电投新能源发电有限公司江西南昌330000

我国风能资源由于受地理位置、季风、地形等因素影响,风电场场址已由草原、戈壁向山地发展开来,山地地区具有良好的风力资源,但山地风电场不同于其他地域的风电场,施工难度较大,具有施工条件恶劣、交通不方便,对环境造成极大的危害,导... 详细信息

我国风能资源由于受地理位置、季风、地形等因素影响,风电场场址已由草原、戈壁向山地发展开来,山地地区具有良好的风力资源,但山地风电场不同于其他地域的风电场,施工难度较大,具有施工条件恶劣、交通不方便,对环境造成极大的危害,导致水土流失等重大影响,本文将结合莲花山风电场的特点,简要地剖析风电塔施工对山体产生的影响和对于水土保持施工需注意的问题。

关键词：风电塔山体水土保持莲花山

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风电塔结构的稳定性及疲劳寿命分析

风电塔结构的稳定性及疲劳寿命分析

作者：赵继承北京富力城房地产开发有限公司

针对大型单桩式风电塔结构,根据相关规范采用了简化计算方法对风电塔结构的屈服应力及材料屈曲应力进行了计算,并采用有限元软件对单桩式风电塔结构进行实体建模分析,基于风电塔的有限元模型和随机疲劳理论对风电塔结构的稳定性能和疲... 详细信息

针对大型单桩式风电塔结构,根据相关规范采用了简化计算方法对风电塔结构的屈服应力及材料屈曲应力进行了计算,并采用有限元软件对单桩式风电塔结构进行实体建模分析,基于风电塔的有限元模型和随机疲劳理论对风电塔结构的稳定性能和疲劳寿命进行了分析。

关键词：风电塔稳定性疲劳寿命屈曲风速

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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新型风电塔减振器的概念设计和试验初步验证

土木工程学报 2014年第S1期47卷 90-95页

作者：戴靠山王健泽毛日丰向志华鲁正同济大学土木工程防灾国家重点实验室土木工程学院上海200092 重庆大学输配电装配及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

近年来风能发电技术发展迅速,风电塔结构作为支撑风机的主要结构,在服役期间会受到强风荷载与地震作用,因此对风电塔结构的振动控制问题已经引起广泛关注。提出一种用于风电塔结构的新型减振耗能装置——调谐液体颗粒阻尼(TL-PD),该装... 详细信息

近年来风能发电技术发展迅速,风电塔结构作为支撑风机的主要结构,在服役期间会受到强风荷载与地震作用,因此对风电塔结构的振动控制问题已经引起广泛关注。提出一种用于风电塔结构的新型减振耗能装置——调谐液体颗粒阻尼(TL-PD),该装置主要结合调谐液体阻尼技术(TLD)与颗粒阻尼技术(PD)。首先阐述该TL-PD装置的设计构思。然后,为验证该装置的减振效果,制作一简易装置,将其安装于一个单层框架顶部,开展振动台试验。试验结果表明,在正弦波和Kobe地震波的激励下,TL-PD能够有效减小结构的动力响应,且具有经济、实用的特点。

关键词：风电塔振动控制调谐液体阻尼颗粒阻尼调谐液体颗粒阻尼

随机地震动摇摆分量对风电塔结构地震响应影响的分析

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土木工程学报 2013年第S1期46卷 275-280页

作者：公常清戴靠山任晓崧同济大学上海200092 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

我国目前为世界第一风电装机大国,合理的抗震设计是确保风力发电塔架安全性的重要措施。常规的结构地震响应分析多考虑水平地震作用,鉴于风电塔结构高耸的特点,有必要对地震动摇摆分量对风塔地震响应的贡献进行分析。基于风电塔结构单... 详细信息

我国目前为世界第一风电装机大国,合理的抗震设计是确保风力发电塔架安全性的重要措施。常规的结构地震响应分析多考虑水平地震作用,鉴于风电塔结构高耸的特点,有必要对地震动摇摆分量对风塔地震响应的贡献进行分析。基于风电塔结构单自由度简化体系,发展了在地震动摇摆分量下结构响应的随机振动分析方法。利用这种方法,对额定功率为1.25MW和5MW的风电塔进行数值分析。结果表明,这两座风电塔地震动在摇摆分量作用下塔顶位移极值期望与地震动水平分量作用下塔顶位移极值期望的比值分别为1.80%和1.93%,可以认为地震动摇摆分量对65m和90m这两个高度的塔顶位移贡较小。但对于更高的风电塔,仍在做进一步的统计计算。

关键词：风电塔地震分析随机振动地震动摇摆分量单自由度体系