组合风电塔架混凝土填充钢箱连接段数值模拟

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1、机械设计与制造第3期30MachineryDesign&Manufacture2016年3月组合风电塔架混凝土填充钢箱连接段数值模拟许斌，李正超，谢咏剑(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：在进行组合风力发电塔架结构设计中，混凝土塔段与钢塔段的连接是该结构的关键部分。传统厚型法兰盘连接因刚度不足会导致下部混凝土出现受力分布不均匀，局部应力过大。因此提出一种混凝土填充钢箱连接方案，以2Mw风电塔架为研究对象，以弹塑性力学、强度理论等为理论基础，运用有限元软件ABAQUS对所提方案进行建模，并进行弹性和弹塑性计算分析。结果表明，混凝土填充钢箱结构可以有效提高连接段的刚度和整

2、体性，连接段受力性能明显优于传统法兰盘连接段，能够将上部荷载均匀传递到下部混凝土上，有效避免因混凝土局部应力集中而产生开裂现象。关键词：组合风电塔架；混凝土填充钢箱；有限元；弹塑性分析；应力分析中图分类号：阳16；TK83；TU398．6文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)03—0030—04NumericaISimulationonConcrete—InfilledSteeIBoxConnectionofHybridWindTurbineTowerXUBin，LIZheng-chao，XIEYong-jian(CollegeofCivilEngineering，H

3、unanUniversity，Hu’nanChangsha410082，China)Abstract：TheconnectionbetweentheconcreteandsteeltoweriscriticalwhendesigningthehybridwindturbinetowerStiffnessofthetraditionalthickflangeconnectionisSOinsufficientthattheinsuffwiencymayleadto?lAgnunifo肌distributionofforceandexcessivelocalstress．Aconcret

4、e-infilledsteelboxconnectionapproachisproposed，takinga2MWwindturbinerower∞anexample，basedonelastic-plasticmechanics，strengththeory，andSOD几FiniteelementmodelisconstructedbythefiniteelementsoftwareABAQUS，andelasticandelatoplasticityanalysisacecarriedout．Resultshowsthat，theconcrete-infilledsteelbo

5、ximprovesthestifnessandintegrityoftheconnectioneffectively，anditisbetterthanthetraditionalflangeconnectionOftmechanicalpe咖e，whichCantransfertheupperloadstothelowerconcreteuniformty，andavoidconcretefracturecausedbylocalstressconcentrationefectively．KeyWords：HybridWindTurbineTower；Concrete-Infill

6、edSteelBox；FiniteElement；EiatoplasticityAnalys~；StressAnalysis建模分析与优化同步开展，并通过实例分析，验证该方案的可行性1引言和有效性；文献阁以某钢筋混凝土风力发电高塔为研究对象，在风能是一种蕴藏丰富，分布广泛，清洁的可再生资源llJ。随着ABAQUS中分别采用复合壳单元和三维实体单元对全混凝土塔段科技的进步以及建设资源节约型和环境友好型社会的迫切需要，进行了有限元建模，对比分析计算结果，验证设计的合理眭。近年来风力发电在我国的发展十分迅速。对于组合塔架制作，连综上所述，提出一种用于组合风电塔架的新型连接方案一混接段的设计

7、是重点。由于风电塔架结构尺寸大，进行足尺模型试凝土填充钢箱连接段，利用有限元软件ABAQUS进行建模，分别验花费高，实验室也不具备试验条件，而进行缩尺模型试验又不进行弹性和弹塑性计算分析，通过两种分析计算结果，并与传统能准确反映原结构的受力特征，因此对连接段进行有限元数值分析法兰盘连接段进行对比，得出所提连接段方案的可行眭。具有重要意义。国外，文献耐预应力钢筋?昆凝土风电塔架做了相关研究，表明这种塔架形式具有不易腐蚀、稳定性好、成本低廉等优2连接段方案及有