海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究.pdf

《海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第39卷第4期2017年4月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLoGYV01．39．No．4Apr．，2017海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究王德如，杨和振(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室，上海200240)摘要：对海上风机支撑结构进行动力响应分析，求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数，结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型，分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析。由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数，这一过程需处理的数据庞大，耗时长。频域法省去应力

2、循环计数，代之以概率密度函数，可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命。分析结果表明，采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况，计算结果误差在可接受范围内。关键词：海上风机支撑结构；疲劳寿命；频域；动力响应中图分类号：P752文献标识码：A文章编号：1672—7619(2017)04—0074—05doi：10．3404／j．issn．1672—7619．2017．04．015Time·-domainandfrequency--domainfatigueanaly

3、sisofoffshorewindturbinesupportstructureWANGDe一1X1，YANGHe-zhen(StateKeyLaboratoryofOceanEngineering，SchoolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Dynamicresponseanalysisofsupportingstructureofanoffs

4、horewindturbinewascarriedout，andtheloadspectrumandpowerspectraldensityfunctionofstructuralrisknodewascalculated．Combiningfatiguedamageaccumula-tionmodelandDirlikprobabilitymodel，thefatiguelifeofsupportstructurewasfiguredupintimeandfrequencydomainre—spectively．

5、Thefrequencydomainmethoduseprobabilitydensityfunctioninsteadofstresscyclecountingwhichconsumestoomuchtime．Afterthatthefatiguelifeofsupportingstructurerisknodeofanoffshorewindturbinewascalculatedbythetimedomainmethodandthefrequencydomainmethodrespectively．There

6、sultsshowthatthefrequencydomainmethodofDirlik’probabilitymodelcanreflectthestructurefatiguedamagerelativelyaccuratelyundertherandomloadingforthesup-portingstructure．Therelativeerrorofthefrequencydomainmethodcomparedtotimedomainmethodiswithintheaccept-ablerange

7、，whichcanbeusedtoestimatefatiguelifeunderlong—termrandomalternatingloadsforsupportingstructureofanoffshoreWindturbine．Keywords：supportingstructureofoffshorewindturbine；fatiguelife；frequencydomain；dynamicresponse0引言由于海上风电具有诸多陆上风电不可比拟的优势而受到很多国家重视，但海上风机支撑结构成本高、服务

8、周期长、工作环境恶劣，因此其安全性不容忽视【1_≈。支撑结构属细长柱体结构，长期承受交变随机载荷，属典型的高周疲劳结构，容易产生疲劳损伤，结构疲劳破坏是其主要失效形式131。且一旦发生疲劳破坏，后果将不堪设想。因此，在设计阶段对支撑结构进行疲劳寿命计算尤为重要。目前，海上风机支撑结构疲劳寿命计算有采用时域法，即先通过动力响应分析得到危险节点的应力时程曲线、试