钢管混凝土格构式四肢柱风力发电塔架的受力性能研究

论文摘要

近几年，我国的风电事业发展非常迅速，取得了骄人的成绩，装机容量已于2010年名列全球第一位；而塔架作为风力发电系统的主要支撑装置，其结构形式、受力特性、设计方法及可靠性等方面的研究在国内基本上是一片空白，与我国的风电产业的发展不协调。基于上述风电塔架研究存在的问题，本文以某1.5MW风力发电机锥台形塔筒为参考对象，依据等刚度原则与相似理论设计了一座钢管混凝土格构式四肢柱风力发电机塔架模型，通过对该模型进行低周反复荷载试验，深入研究了该种结构的承载能力、耗能能力、结构的内力分布规律以及破坏特征与机制等受力特性；同时利用ANSYS有限元分析软件对钢管混凝土格构式四肢柱风力发电机塔架进行理论分析，将分析结果与试验结果进行对比，两者吻合较好，并拟合出了钢管混凝土格构式四肢柱风力发电机塔架结构的恢复力模型。研究结果表明：钢管混凝土格构式四肢柱塔架结构滞回曲线饱满，呈稳定的梭形，其骨架曲线在加载后期基本保持水平，没有明显下降段，结构破坏时等效粘滞阻尼系数he为0.23，表明钢管混凝土格构式四肢柱风力发电机塔架具有良好的受力性能，有进一步研究和推广的价值.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土结构的研究现状
• 1.2 风力发电现状及发展前景
• 1.2.1 世界风力发电现状
• 1.2.2 我国风力发电的发展历程
• 1.2.3 风力发电的发展前景
• 1.3 风力发电机的发展现状及种类
• 1.3.1 风力发电机的发展现状
• 1.3.2 风力发电机的种类
• 1.4 风力发电机组塔架的研究现状及种类
• 1.4.1 风力发电机塔架的研究现状
• 1.4.2 风力发电机塔架的种类
• 1.5 课题的提出及研究内容
• 1.5.1 研究课题的提出
• 1.5.2 本文的主要研究内容
• 1.5.3 本文的创新点
• 2 试件设计与试验装置
• 2.1 试件设计
• 2.1.1 节点焊缝强度计算
• 2.1.2 塔架腹杆的强度及稳定性设计
• 2.1.3 塔柱设计
• 2.2 基础设计
• 2.2.1 塔架基础的布置
• 2.2.2 基础的内力计算
• 2.3 材料特性
• 2.4 试验量测装置
• 2.4.1 变形量测
• 2.4.2 应变量测
• 2.5 试验装置
• 2.6 加载制度
• 3 试验结果分析
• 3.1 破坏过程
• 3.2 应变分析
• 3.3 结构内力分布规律
• 3.4 塔架的滞回性能分析
• 3.5 塔架的荷载—位移（ P —Δ）骨架曲线
• 3.6 塔架的恢复力模型
• 3.7 塔架的耗能能力
• 3.8 本章小结
• 4 有限元分析
• 4.1 建模方法
• 4.1.1 单元类型的选择
• 4.1.2 本构关系的选取
• 4.1.3 结构建模
• 4.1.4 有限元分析结果
• 4.2 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢