海上风车塔架随机载荷作用下非线性动力可靠性分析研究.pdf

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1、第29卷第4期天津理工大学学报Vo1．29No．42013年8月JoURNALoFTIANJINUNIVEIITYoFTECHNOLoGYAug．2013文章编号：1673—095X(2013)04—0001—07海上风车塔架随机载荷作用下非线性动力可靠性分析研究孙锟，徐慧，范兴娟，李晓晨(1．天津大学建筑与工程学院，天津300072；2．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘要：本文依据哈密顿原理建立了具有非线性弹性基础的海上风车塔架结构时域分析方程，采用完全离散法将振动方程离散化，运用线性滤波

2、法的自回归技术模拟脉动风速时程，分析了空间与时间步长以及载荷频率对数值计算稳定性的影响．并对一海上风车进行了塔架结构的动力响应时程计算和基于一次超越的塔架结构动力可靠性计算，为海上风车结构塔架可靠性分析设计提供借鉴和参考．关键词：海上风车；高耸结构；随机载荷；动力可靠性中图分类号：TK89；0324文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1673-095X．2013．04．001Nonlineardynamicreliabilityanalysisonotishorewindturbinewithran

3、domloadsSUNKun，XUHui，FANXing-juan，LIXiao—chen(1．SchoolofCivilEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．SchoolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China．)Abstract：AccordingtoHamilton'sprinciple，time—do

4、mainanalysisequationswererepresentedforthestructureofofshorewindturbinewhichhasanonlinearelastic~undation．Theequationswerediscretedbasedonfullydiscretemethod．Windvelocitytimehistorywasnumericallysimulatedbyusingauto—regressivetechniqueoflinearfilteringmethod．I

5、twasempha．sizedontheinfluencewhichtimestep，spacestepandload~equencyhaveonthestabilityofnumericalcalculation．Resultsarepresentedforthedynamicresponsetimehistoryandthefirstcrossingreliabilityforofshorewindstructure，whichwillprovideaguideforthereliabilityanalysis

6、ofoffshorewindturbine．Keywords：offshorewindturbine；high—risestructure；randomloading；dynamicreliability随着我国海上风电的大规模商业化开发，离岸性弹性基础，采用哈密顿变分原理建立具有弹性角风场得到了广泛的应用，而近年来，吸力筒式基础因约束的海上风车塔架结构振动微分方程，推导基于其特有的优势在海上风车得到一定的应用J．海上差分原理的振动方程数值解；提出了计算分析随机风车结构与陆上风车一样均为动力敏感型结构，但海洋环境下

7、吸力筒式海上风车塔架设计基准期内首前者处于更为复杂的海洋环境之中，除了承受风载次超越破坏失效概率计算方法；采用Matlab软件编荷和风机运行载荷，还要面临波浪、海流、海冰等载程对一吸力筒式海上风车塔架进行时程响应及设计荷，单纯确定性载荷分析已不能满足实际工程需要，基准期内首次超越破坏失效概率计算，并分析时间因此，研究分析吸力筒式基础海上风车塔架的随机与空间离散方式对响应结果的影响，研究结果对其动力响应是十分必要．本文将筒型基础简化为非线他不同类型基础的海上风车塔架的动力可靠性分析收稿日期：2013—04—23．作者

8、简介：孙锟(199O一)，男，硕士研究生，E-mail：3007205253@163．con．通讯作者：徐慧(1957一)，女，副教授，E-mail：tjuxuihui@263．net．·2·天津理工大学学报第29卷第4期提供参考．能，G为外力势能，为无势力功．设：Y为塔架在高度处的Y方向位移响应，相应高度处的截面面积、1塔架动力响应力学模型惯性矩、阻尼系数