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导管架式海上风电基础结构分析

发布时间:2018-06-03 18:40

  本文选题:海上风机基础 + 桩-土共同作用 ; 参考:《天津大学》2014年硕士论文


【摘要】:风能作为可再生的清洁能源,具有其自身的优越性,随着海上风能大规模的开发和利用,海上风机成为了又一种重要的海洋工程结构物。本文以3MW四桩腿导管架式海上风机基础为研究对象,考虑其复杂的海洋环境载荷和土壤作用,使用SACS有限元分析软件对结构进行了静、动力分析和疲劳损伤研究。其主要工作包括:(1)详细研究了海上风机基础复杂的海洋环境及其相关理论,包括气动载荷的计算、波浪理论的选择、波浪力的计算和海流载荷的计算等。(2)结合给定尺寸和相关规则在SACS软件中建立风机基础结构模型,对于泥面以下的桩-土共同作用使用PSI模块进行模拟,根据结构受到的海洋环境载荷确定计算工况和相关系数。(3)对结构进行静力计算,校核不同工况下结构的杆件应力、节点冲剪应力和桩基承载力,通过计算结果中UC值的大小来判定是否符合规范要求,找出结构中最危险节点及其对应的工况。(4)结合风机基础所处海域海浪的波向概率分布将结构的疲劳载荷按实际情况施加在结构上,基于相关疲劳分析理论对结构进行全方位波浪载荷作用下的波谱疲劳损伤效应分析,计算出结构上主要管节点的疲劳损伤度和疲劳寿命,为研究海上风机基础结构提供更加准确合理的疲劳分析方法,并以此为依据对结构进行优化设计,分析了桩腿壁厚对于结构各节点疲劳强度的影响。
[Abstract]:Wind energy, as a renewable clean energy, has its own advantages. With the large-scale exploitation and utilization of wind energy in the sea, the offshore wind turbine has become another important marine engineering structure. This paper takes the 3MW four pile leg jacket offshore fan base as the research object, considering its complex marine environment load and soil effect, using SA CS finite element analysis software has carried out static, dynamic analysis and fatigue damage research on the structure. The main work includes: (1) the detailed study of the complex marine environment and related theories of the offshore fan base, including the calculation of aerodynamic loads, the selection of wave theory, the calculation of wave force and the calculation of the load of the sea current. (2) combined with a given size and The relevant rules set up the fan base structure model in SACS software, simulate the joint action of pile soil below the mud surface using PSI module, and determine the calculation condition and the correlation coefficient according to the marine environment load under the structure. (3) static calculation of the structure is carried out to check the stress of the rod, the punching shear stress and pile of the joints under different working conditions. The base bearing capacity is determined by the size of the UC value in the calculation results to find out whether the most dangerous node in the structure and its corresponding working conditions are found. (4) the fatigue load of the structure is applied to the structure according to the actual situation, based on the wave direction probability distribution of the sea waves in the fan base, and the structure is carried out based on the related fatigue analysis theory. The fatigue damage effect of the wave spectrum under all directional wave loads is analyzed. The fatigue damage and fatigue life of the main pipe joints are calculated, and a more accurate and reasonable fatigue analysis method is provided for the study of the offshore fan base structure. On this basis, the structure is optimized and the pile leg thickness is analyzed for each node of the structure. The effect of fatigue strength.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM614;TU476.1

【参考文献】

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本文编号:1973791

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