基于向量式有限元的海上风电桩式基础碰撞分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于向量式有限元的海上风电桩式基础碰撞分析硕士研究生：王启宇指导教师：张建华副教授学科、专业：土木工程论文主审人：宋天舒教授哈尔滨工程大学2017年03月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于向量式有限元的海上风电桩式基础碰撞分析硕士研究生：王启宇指导教师：张建华副教授学位级别：工学硕士学科、专业：土木工程所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2016年01月论文答辩日期：2017年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissert

2、ationforDegreeofM.EngCollisionAnalysisofTripodFoundationforOffshoreWindTurbineBasedonVFIFECandidate:WangQiyuSupervisor:AssociateProf.ZhangJianhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:StructureEngineeringDateofSubmission:Dec.2016DateofOralExamination:Mar.2017University:

3、HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据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

4、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。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：年月日年月日万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文万方数据基于向量式有限元的海上风电桩式基

5、础碰撞分析摘要风能是一种可持续利用的清洁能源，具有分布范围广，开发空间足，无污染等优点。随着陆上风电资源的有效利用，海上风电的发展已经成为各国风电发展的新战略。基础结构作为风电机组的重要支撑构件，其安全性影响到风力发电机组能否正常运行，其中船舶碰撞是影响风电基础安全性的一个重要因素。目前国内外模拟船舶碰撞大多采用传统的有限元方法，存在求解时间长，计算收敛难等缺点。本文使用向量式有限元理论，系统的研究了海上风电基础与船舶的碰撞反应，得到一些有意义的结论，为今后海上风电基础的设计提供参考。本文完成的研究内容包括：(1)应用向量式有限元的梁单元理论，推导出海上风电基础静

6、力分析和船舶碰撞分析公式，应用Matlab编制了相应的计算程序，并与通用的有限元软件ANSYS进行对比分析，验证了本文计算程序的正确性。(2)以某3MW海上风电单立柱三桩基础结构为研究对象，考虑风电基础所受到的工作荷载和海洋环境荷载，利用向量式有限元程序分析了海上风电基础的静力力学特性，探讨了海上风电单立柱三桩基础的应力和位移分布规律。(3)采用向量式有限元理论分析了单立柱三桩基础与船舶的碰撞过程，探讨了不同船舶吨位和碰撞速度对单立柱三桩基础碰撞后的位移、速度、应力、碰撞力和结构动能的影响。关键词：海上风电；单立柱三桩基础；向量式有限元；船舶碰撞万方数据哈尔滨工程

7、大学硕士学位论文AbstractWindenergyisoneofsustainablecleanenergywithwidedistributionandunlimitedspacefordevelopment.Withlandwindenergyhasbeeneffectivelyused,offshorewindenergyhasbeenanewstrategyforsustainabledevelopmentinmanycoastalcountries.Foundationisthesupportstructureofoffshorewindturbine

8、(OWT)