計及基礎耦合影響的海上風車上部結構動力可靠性研究.pdf

1、隨著科技發(fā)展，海上風力發(fā)電的單機容量日益增大，海上風車的塔架高度和地基尺寸也逐漸增加，與之相應的，來自于風浪的隨機載荷也在增加，這就對支撐結構強度和基礎穩(wěn)定性有了更高要求。
　　 本文將海上風車結構視為有復雜邊界條件的連續(xù)梁結構，求解在隨機的風載荷和波浪載荷作用下結構的動力響應，并計算在設計基準期內(nèi)，基于首次超越破壞中剛度破壞準則的海上風車動力可靠度。
　　 首先，建立海上風車動力響應的力學模型。由于考慮土壤作用在風車地

2、基上的非線性載荷，本文將地基結構視為非線性彈簧，其回復力矩為地基旋轉角度的函數(shù)，上部塔架結構視為無限自由度的變截面梁，葉片和機室等頂端部分可視為受到集中載荷的質(zhì)點。然后由能量法建立無限自由度梁振動的拉格朗日方程偏微分方程組。
　　 其次，計算作用在海上風車結構上的各部分載荷。本文中只計及隨機載荷的作用，并只考慮風載荷和波浪載荷這倆種常規(guī)載荷。為減小計算量，首先應用AR線性自回歸法對隨機風載荷進行了模擬，其次應用諧波疊加法對波浪載

3、荷進行了模擬。
　　 第三，應用循環(huán)離散的數(shù)值方法求解動力響應。應用完全離散法將風車梁在時間和空間上進行離散，將上述的隨機載荷代入，并在時域過程中對偏微分方程組進行反復迭代，最終求得結構的動力響應。并對上文求得的結構動力響應進行統(tǒng)計分析，求解其在一次強環(huán)境載荷作用下的首超可靠性，并進而推導其在整個工作壽命范圍內(nèi)的動力可靠性。
　　 本文以-1.5MW的海上風車作為實例，建立了上述的對海上風車結構動力可靠性的完整分析流程。