海上风电浮式基础结构设计及整体强度分析论文

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有

2、关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近年来，随着国家新能源战略的提出，海上风电技术发展迅猛。适应近海风力发电需求的浮式基础一经提出，便得到世界各国的重视而投入大量人力和物力展开研究。浮式基础结构存在的技术问题十分复杂，包括结构计算建模、载荷计算、结构强度及耐久性分析等，目前缺乏有效的计算方法。本文基于半潜式浮式基础的选型，进行结构设计，研究建模和结构强度计算方法，对于推动我国近海风电浮式基础技术的进步，提升浮式基础结构分析方法理论与技术水平，促进我国风电浮式

3、基础结构的应用，具有重要理论与工程意义。本文对目前国内外海上风电浮式基础的研究进展进行了概述，并对波浪载荷、流载荷、风载荷及空气动力载荷计算的理论进行了介绍。参考美国可再生能源实验室提供的5MW水平轴风机的基本资料，根据DNV规范，采用载荷与抗力分项系数设计法对半潜式风电浮式基础立柱板厚和骨材截面模数进行了设计。SESAM是专业的海洋结构物强度和水动力分析软件，适合用于设计和分析各种海洋结构物。本文利用SASAM/GeniE模块，根据工程实际情况妥善地模拟了立柱、压水板、塔架、机舱和叶片，建立了风电浮式基础整体有限元模型。计算了风机运转过程中不同风速下叶片上的

4、变桨空气动力载荷。针对120m水深的海域，在SESAM/HydroD模块中，采用复合水动力模型，计算浮式风电系统波浪载荷以及运动响应的传递函数和响应谱。考虑浮式基础所承受的所有载荷，分析浮式基础整体结构强度，并根据规范进行校核，同时在SESAM/Stofat模块中采用谱分析方法对浮式基础高应力区域进行了疲劳分析，结果显示浮式基础整体结构强度与疲劳强度均满足要求。关键词：海上风电浮式基础结构设计强度分析疲劳分析ABSTRACTInrecentyears,withtheraisingofnewnationalenergystrategy,offshorewindp

5、owertechnologyisdevelopingrapidly.Whenfloatingfoundationforoffshorewindturbineswasproposed,itreceivedworldwideattentionandlotsofmanpowerandmaterialwereappliedtoconducttheresearch.Thetechnicalproblemsoffloatingfoundationareverycomplex,includingstructuremodeling,loadscalculation,stren

6、gthanddurabilityanalysis,andlackofeffectivecalculationmethod.Thisarticleisbasedonasemi-submersiblefloatingfoundation,researchedthestructuraldesign,modelingandcalculationmethodforstructurestrength,whichhasimportanttheoreticalandpracticalmeaningtopromotetheprogressofChina'soffshorewin

7、dpowertechnologyoffloatingfoundation,improvetheoryandtechnologyandpromotetheapplicationofChina'sfloatingfoundationforoffshorewindpower.Thispaperfocusesfirstontheinvestigationoffloatingfoundationsforoffshorewindturbines,introducesthetheoriesaboutcalculationofwave,current,windandaerod

8、ynamicload,Basedont