风力发电机基础与地基接触相互作用的力学参数与振动分析

发布时间：2017-08-02 21:15

  本文关键词：风力发电机基础与地基接触相互作用的力学参数与振动分析

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【摘要】：风力发电机是一种将风能转换为机械能的动力机械。风力发电机主要包括风轮和发电机,其中,风轮由叶片、轮毂和加固件等组成。风力发电的主要工作原理是:利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升来促使发电机发电。在整个结构中,风力发电机的基础承担着整个风力发电机的重量。同时,由于风的推力形成的弯矩和风轮旋转时所产生的反转矩,都通过塔架作用在基础上。若基础出现问题,则会使塔架,乃至整个风力发电机组损坏,从而造成巨大的损失。因此,针对风力发电机组的基础进行研究至关重要。本文将以有限元分析软件ANSYS为平台,以有限单元法为理论基础,对不同类型地基的风力发电机基础的力学特性进行相关分析。其主要工作如下:1.将有限元非线性接触分析理论引入到对风力发电机基础与土壤的接触分析中,以ANSYS作为分析平台,建立风力机基础与地基相互作用的三维有限元模型,通过分析得到,在固定载荷下,基础与不同类型的土壤接触所产生的位移及应力分布,从而较为全面地分析结构的受力情况和基础的主要力学特性。2.通过ANSYS有限元法求解基底的反力分布后,利用有限元法求解基础与地基的主要力学参数。3.在上述条件下,对基础结构的振动特性进行分析,为风力发电机基础的结构设计及优化提供理论依据。
【关键词】：风力发电机 地基与基础接触的相互作用 有限元法 振动模态 振动参数
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9-12
• 1.2.1 风力发电的研究进展9-10
• 1.2.2 国外研究现状10-11
• 1.2.3 国内研究现状11-12
• 1.3 论文的主要内容12-13
• 第2章 风力发电机基础与地基相互作用的接触非线性有限元分析13-17
• 2.1 引言13
• 2.2 风力发电机基础与地基相互作用的接触问题有限元基本原理13
• 2.3 风力发电机基础与地基相互作用的有限元模型及计算荷载13-16
• 2.3.1 风力发电机基础与地基的三维有限元模型13-14
• 2.3.2 风力发电机基础与地基相互作用的计算荷载14-16
• 2.4 小结16-17
• 第3章 利用有限元法计算风力发电机基础与地基相互作用的力学参数17-71
• 3.1 引言17
• 3.2 明德林解法和基础底部土反力分布17-20
• 3.2.1 明德林解17-18
• 3.2.2 基础底部土反力分布18-20
• 3.3 矩形基础与地基刚度的传统计算方法20-24
• 3.3.1 基础底部土反力分布20-21
• 3.3.2 垂直振动下矩形基础与地基刚度的计算21-22
• 3.3.3 水平振动下矩形基础与地基刚度的计算22-23
• 3.3.4 扭转振动下矩形基础与地基刚度的计算23-24
• 3.4 地基阻尼系数的传统计算方法24-30
• 3.4.1 垂直振动下地基阻尼系数的计算24-26
• 3.4.2 水平振动下地基阻尼系数的计算26-28
• 3.4.3 扭转振动下地基阻尼系数的计算28-30
• 3.5 静荷载作用下的风力发电机基础与地基刚度分析30-51
• 3.5.1 垂直作用下的风力发电机基础与地基刚度分析30-38
• 3.5.2 水平作用下的风力发电机基础与地基刚度分析38-44
• 3.5.3 扭转作用下的风力发电机基础与地基刚度分析44-51
• 3.6 动荷载作用下的风力发电机基础与地基刚度分析51-70
• 3.6.1 垂直作用下的风力发电机基础与地基刚度分析51-57
• 3.6.2 水平作用下的风力发电机基础与地基刚度分析57-64
• 3.6.3 扭转作用下的风力发电机基础与地基刚度分析64-70
• 3.7 小结70-71
• 第4章 风力发电机基础振动特性的有限元分析71-76
• 4.1 引言71
• 4.2 风力发电机基础振动的模态分析71-72
• 4.3 风力发电机基础振动的反应谱分析72-75
• 4.4 小结75-76
• 第5章 结论与展望76-78
• 5.1 本文研究工作的总结76-77
• 5.2 对今后研究工作的展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王人凤;顾晓波;蒋志勇;;三浮体式海上风电基础结构响应研究[J];船舶工程;2012年03期

2 王新;章家林;;地基与上部结构相互作用数值模拟[J];低温建筑技术;2012年09期

3 李海涛;杨平;黄新;黄东升;郑晓燕;;ANSYS软件在工程结构课程教学中的应用[J];高等建筑教育;2014年04期

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本文编号：611273