海上风力机单桩基础结构动力作用下的时程教材.doc

中广电广播电影电视设计研究院技术论文 海上风力机单桩基础结构在动力作用下的时程分析  PAGE \* MERGEFORMAT 22  PAGE \* MERGEFORMAT 23 海上风力机单桩基础结构在动力作用下的时程分析 摘要：风能作为一种清洁永续的可再生能源，已经成为人类使用的重要能源之一。我国海上风能丰富，发展海上风力发电是我国可持续发展战略之一，因此研究海上风力发电具有重大意义。本文利用有限元分析软件ABAQUS对海上风力机单桩基础结构进行有限元模型的建立，并分析了其在动力荷载作用下的受力性能及结构响应。利用时程法分析海上风力机单桩基础结构在动力耦合作用下的结构动力响应，得出相应的位移时程和应力时程。结果表明，动力荷载作用下，其最大应力值小于材料屈服强度，结构具有充分的安全储备。 关键词：海上风力机；单桩基础；时程分析；ABAQUS Abstract Wind energy is a renewable resource of clean and sustainable, it has become one of the important energy resource for human. The offshore wind energy in China is rich, and the development of wind power is one of the sustainable development strategy in China. So, there is great significance in the study of offshore wind power. In this paper，the institution of the finite element model of offshore wind turbine single-pile foundation, and the analysis of mechanical properties and structural response in dynamic load, it used the ABAQUS finite element analysis software. The dynamic respond of offshore wind turbine single-pile foundation under the coupled dynamic load was studied by the time-history analysis method, so we can reach the corresponding displacement schedule and stress schedule. The results show that, in the dynamic load, the largest stress of the structure is less than the material yield stress. In this case, the structure is in the elastic state, and it is full of the safe reserve. Keywords: offshore wind turbine; single-pile foundation; time-history analysis method；ABAQUS 中广电广播电影电视设计研究院技术论文 海上风力机单桩基础结构在动力作用下的时程分析 1 引言 海上风力机单桩基础结构处于复杂的海洋环境中，受到众多海洋环境荷载的作用，诸如波浪荷载、冰荷载、风荷载以及地震作用等都是海上结构物典型的设计荷载。这些随时间变化的动力载荷对海上风力机单桩基础结构的作用，只有当动力荷载随时间变化缓慢而引起的惯性力可以忽略不计时，才可按静力问题分析。例如，当水的深度较小时，结构高度较小，其刚性较大，自振频率较高(远大于波浪荷载的频率)的海上结构物，在波浪荷载作用下的结构响应，一般可以按静力问题分析，因为这种情况下的动、静力分析结果相差不大。当结构物位于深水时，其高度较大，柔性也较大，其自振频率可能同载荷频率相接近时，即使动荷载不大，也有可能产生相当大的动位移和动应力致使结构破坏或产生不容许的变形，从而影响了结构的正常工作。在此情况下，必须基于静力分析而设计的海上风力机单桩基础结构作进一步的动力分析，进而校核结构的强度和变形。 本文以海上风力机单桩基础结构为研究对象，针对海洋环境的特殊性和复杂性，研究了在各种动力耦合作用下海上风力机单桩基础结构的动力响应。结合海洋环境荷载强度(波