风力机塔架在风—地震作用下的动力响应-论文.pdf

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1、第34卷第4期噪声与振动控制、，0134NO．42014年8月N0ISEANDVIBRLTIONC0NTROLAug．2014文章编号：1006．1355(2014)04—0205—04风力机塔架在风一地震作用下的动力响应曹必锋，衣传宝(1．辽宁工业大学，辽宁锦州121001；2．国网新源控股有限公司，北京100761)摘要：为了获得水平轴风力机塔架在风一地震联合作用下的动力响应，首先推导了风力机塔架在风．地震联合作用下的动力学运动方程，并对塔架所受外部激励进行了详细的分析。通过对某3．0Mw风力机塔架动力响应进行计算，获得了风力机塔架在风一地震联合作用下的塔架项

2、部振动位移和塔架底部的载荷，分析了地震对塔架的影响程度，这些计算和分析对处于地震区域的风力机设计具有参考意义。关键词：振动与波；风力机；塔架；地震；动力响应中图分类号：TB53；TK83文献标识码：ADOI编码：10．3969~．issn．1006—1335．2014．04．045DynamicResponseAnalysisofWindTurbineTowersunderWindandEarthquakeCombinedLoadingsCA0Bfeng．YIChHan—bao(1．LiaoningUniversityofTechnology,Jinzhou121

3、001，LiaoningChina；2．StateGridXinyuanCompanyLtd．，Beijing100191，China)Abgn~et：Dynamicresponseofhorizontal·axiswind-turbinetowersunderwindandearthquakecombinedloadingsisanalyzed．Thedynamicequationofthetowersundertheloadsisestablished．Theexternalexcitationofthetowersisanalyzedindetail．The

4、n，thedynamicresponseofa3．0MWwindturbinetoweriscalculated，andthetopvibrationdeflectionsandbottomloadsofthetowerareobtained．Thesimulationresultsindicatethattheearthquakehasasignificantaffectonthedynamicresponseofthewindturbinetower．Kword~：vibrationandwave；windturbine；tower；earthquake；dy

5、namicresponse当今越来越多的风力机被安装在地震活跃地国内外已进行了若干分析·，但对风一地震联合作区。地震往往具有很强的不可预见性和突发性，由用下的风力机塔架动力响应分析并不多见。本文对于缺乏足够的预测手段，结合国内外风力发电结构风力机塔架在风一地震联合作用下的动力学运动方的理论研究和工程背景，开展系统的结构动力响应程进行了推导，详细阐述了基于《建筑抗震设计规范特性研究已成为当前需要解决的课题u。现代大型(GB50011—2010)))的地震加速度谱的生成方法[4]，结风电机组普遍采用圆筒形塔架作为支撑结构，塔架合塔架所受外部气动载荷，以某3．0Mw风力

6、机塔架的振动和变形不仅会影响其自身的结构强度，而且为算例，对风力机塔架的动力响应进行了计算并着会影响到塔顶风轮的气动特性，进而影响整机运行重分析了地震对于塔架振动特性的影响。稳定性。对风力机塔架在风一地震联合作用下的动力响应进行预测，对于提高风力机精细化设计和整1塔架动力学运动方程机运行可靠性具有重要意义。采用梁单元对水平轴风力机塔架进行有限元建对于风力机塔架在地震作用下的动力特性方面模[5]，假设地基为刚性，侧重分析地震对风力机塔架动力响应的影响，因此可忽略SSI效应。根据结构收稿日期：2012．09．11动力学基本原理，可将风力机塔架看成是具有刚性作者简介：曹

7、必锋(1958一)，男，辽宁锦州人，高工，目前从事机械设计及制造技术研究。地基平动的多自由度系统，塔架动力学运动方程可Email：yuhuilucky@126．com以表示为噪声与振动控制第34卷mY,+c+kx：0(1)y=[yl⋯。将式(7)转换为模态坐标下的动力式中m为塔架质量矩阵；C为塔架阻尼矩阵；k为学运动方程为塔架刚度矩阵；、戈、分别代表塔架平动加速度、．．④+Yn(t)+to2ny．(t)=li2+(8)速度和位移，其中右上标t表示塔架平动总位移，表示塔架变形和地基运动引起的位移之和。引起该系式中f=Tmr十Tm表示模态有效地震力，为各统动力响应的有

8、效地震力是