海上风机基础结构过渡段优化设计研究-船舶与海洋结构物设计制造专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M.Eng The Optimization Design Research for the Foundation of Offshore Wind Turbine’s Transition Section Candidate: Lin Lei Supervisor: Researcher Feng Feng Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Design and Construction of Naval Architecture and Ocean Structure Date of Submission: Dec. 2013 Date of Oral Examination: Mar .2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工 作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数 据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公 布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注 明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 海上风能是一种最具有发展前景的清洁可再生能源。发展大规模的海上风电场， 对调整能源结构以及改善环境都有重要的意义，也是国家可持续发展战略的一个重要 部分。但是要建立大规模的海上风电场，离不开海上风能发电机基础结构。该结构处 于复杂的海洋环境中，体积巨大，建造施工困难，而且成本很高。因此海上风电机组 基础结构安全性和经济性是当前发展海上风力发电亟需解决的问题。所以对海上风机 基础结构过渡段的优化研究具有十分重要的理论和现实意义。 本文以导管架式海上风电基础结构的过渡段为研究对象，基于正交试验设计方法 和响应面法对海上风机过渡段进行了优化设计。优化设计主要针对结构静强度与疲劳 强度两个方面。本文主要的研究内容包括： 首先，应用 ANSYS 有限元分析软件进行结构的静力分析与疲劳分析。通过分析， 确定静力和疲劳优化的工况以及疲劳优化的关键区域。 其次，在对海上风机基础过渡段结构强度产生影响的诸多因素中，本文选择了斜 撑角度、加强环位置、塔筒壁厚、斜撑上端直径和斜撑壁厚这五个变量，作为正交试 验设计的因素。通过对正交试验结果的极差分析与方差分析，确定最优的因素水平组 合，比较优化前后结构的经济性和安全性。 最后，利用响应面法分别拟合重量和强度的响应函数，得到优化的数学模型。通 过两种优化方法的比较分析可知，响应面法优化的效果更好。该方法在保证结构安全 性的前提下，更好的降低了成本。 关键词：海上风机过渡段；结构优化；正交试验设计；响应面法；ANSYS 海上风机基础结构过渡段优化设计研究 哈尔滨工程大学硕士学位论文 ABSTRACT Offshore wind energy is a kind of clean and renewable engry with the most development prospectl. Development of large-scale offshore wind farm is important to adjust engry structure and improve the environment and it is also a crucial part of national sustainable development strategy. The support of offshore w