考虑法兰倾角的法兰螺栓连接计算方法研究

目前风电机组塔架的塔筒段之间的连接,普遍采用法兰连接的形式.为确保法兰面的压紧,法兰往往做成一定的倾角,施加预紧力后必然会对法兰根部的塑性变形产生影响.而目前螺栓连接的计算方法,并未考虑法兰倾角对法兰根部塑性铰的影响.对现有计算方法做了修正,更加符合工程实践.     

考虑焊接残余应力的法兰螺栓连接计算方法

目前风电机组塔架法兰和筒壁的连接,普遍采用焊接的形式.焊缝的纵向残余应力,对外荷载下法兰根部塑性变形必然产生影响.而螺栓连接的计算方法,基于欧洲规范和手册,并未考虑焊缝残余应力对法兰根部塑性铰的影响,是不完善的.因此本文对既有计算方法做了修正,使其更加符合工程实践.     

对称与非对称塔架风载扭转力矩分析

转矩在塔架中引起扭转变形,电视、通信塔等要求方向性的塔架应对扭转变形进行控制.三角形塔架和四边形塔架是非对称及对称截面塔架的主要形式,风载在这两种塔架中产生的转矩是不同的.通过在塔架计算模型中建立"顺风坐标系"的方法简化了杆件风载力及对塔架形心轴转矩的计算(3维降为2维),由此考查了塔架一个层段的受风行为.分析表明四边形塔架诸杆件对形心轴转矩之和为零.以测取的风矢量样本为载荷对两种塔架的受风行为进行了计算,表明在三角形塔架中有转矩产生,该转矩随风况变化,而四边形塔架转矩值很小(10-3～10-4kN·m),与塔层空间及风况无关.     

风力发电机锥筒型塔架的模态分析

应用SAP2000有限元分析软件对某定型风力发电机组塔架建模并进行模态分析,研究了有无门洞两种塔架的固有频率及其与风轮转动频率的关系,通过对塔架固有频率影响因素的探讨,得到了一些基础性结论.分析表明：塔架的固有频率每两阶基本相等;门洞对塔架固有频率的影响很小;塔架一阶固有频率与机头质量基本呈线性关系递减;能否引起塔架与风轮激励的共振主要取决于塔架的低阶频率.研究成果可为风力发电机锥筒型塔架的设计提供参考.     

对称与非对称塔架风载扭转力矩分析

转矩在塔架中引起扭转变形,电视、通信塔等要求方向性的塔架应对扭转变形进行控制。三角形塔架和四边形塔架是非对称及对称截面塔架的主要形式,风载在这两种塔架中产生的转矩是不同的。通过在塔架计算模型中建立“顺风坐标系”的方法简化了杆件风载力及对塔架形心轴转矩的计算(3维降为2维),由此考查了塔架一个层段的受风行为。分析表明四边形塔架诸杆件对形心轴转矩之和为零。以测取的风矢量样本为载荷对两种塔架的受风行为进行了计算,表明在三角形塔架中有转矩产生,该转矩随风况变化,而四边形塔架转矩值很小(10-3~10-4kN.m),与塔层空间及风况无关。     

金属塔架结构静态力学性能研究

本文以油田金属钻井塔架为实际工作背景，结合使用及再建塔架承栽情况及工作情况，分析了油田金属钻井塔架的静态力学性能以及考虑塔架局部杆件刚度退化后对塔架整体力学性能的影响，所得结果可为设计新型塔架提供参考。     

金属塔架结构静态力学性能研究

本文以油田金属钻井塔架为实际工作背景，结合使用及再建塔架承载情况及工作情况，分析了油田金属钻井塔架的静态力学性能以及考虑塔架局部杆件刚度退化后对塔架整体力学性能的影响。所得结果可为设计新型塔架提供参考。     

屋顶安装型风力机塔架风振反应分析

为了研究屋顶安装型风力机塔架在风荷载作用下的动力性能,对该塔架进行风振时程反应分析.建立考虑叶片传至塔架作用力的塔架振动方程,采用引入快速傅里叶变换(FFT)技术的谐波叠加法分别模拟得到叶片和塔架的风速时程,利用叶素理论计算叶片传至塔架作用力.研究屋顶集风效应和叶片旋转对此类风力机塔架风振反应的影响.结果表明考虑屋顶集风效应后塔架的风振反应有一定增强;叶片旋转情况下塔架位移和弯矩显著增加.     

平均风速对海上风力机塔架动力响应的影响

以海上风力机塔架为研究对象,给出了考虑几何非线性的塔架结构控制方程,采用SolidWorks软件完成了塔架三维建模,基于ANSYS软件进行了有限元网格的无关性验证。计算并分析了不同平均风速下塔架的位移和Mises应力响应,揭示了塔架最大位移和最大Mises应力随平均风速变化的规律。这可为风机塔架的运行安全和可靠性设计提供指导。     

格构式钢管混凝土风力机塔架的设计

针对风力机塔架高度增加使常用的锥筒式塔架结构的力学性能、经济性、施工性下降的问题,探讨了格构式钢管混凝土风力机塔架的设计方法.以某3 MW风力机工程为例,采用钢管混凝土统一理论和简化空间桁架法设计了符合性能要求的格构式钢管混凝土塔架,并给出了柱肢、腹杆及节点构造.基于ANSYS有限元软件分析了格构式钢管混凝土塔架与锥筒式塔架的力学性能和用钢量,结果表明,三肢柱格构式钢管混凝土塔架的设计方法可行,力学性能优越,经济性较好.     

薄壁钢管输电塔架风载响应研究

结合吉林省某地架设薄壁型钢输电塔架的设计中塔架的风扰力响应进行研究,确定了基本风压,并对风的特性进行讨论,采用ＳＡＰ８４软件计算了薄壁钢管塔架的特征和平均风作用下塔架顺风向响应。结果表明薄壁钢管塔架基底弯矩和顶点位移均小于热轧角钢塔架。     

润扬长江大桥框架式墩塔地震模拟形态分析

使用有限元分析软件ADINA,对润扬长江大桥多层框架式墩塔进行了非线性地震反应分析,地震作用下大跨度悬索桥横向性能和桥塔位移形态表明,悬索桥框架式桥塔的振动形态遵循一定的规律,桥塔的横向最大位移发生在塔顶,桥塔的最大弯矩发生在塔底,桥塔梁柱连接处产生弯矩极大值,桥塔的塔底和桥塔梁柱连接处将是桥塔的塑性铰潜在发展区。     

风载对某传输塔影响的研究

首先通过MARC软件建立传输塔模型,并对其进行模态分析,求出结构的基本自振周期;然后,利用MARC软件求出传输塔在只承受自重和电缆载荷情况下的应力和位移,并找出危险点;最后,将传输塔分层,根据风载荷的计算机理和有限元理论,用MARC软件对传输塔在各级风载荷作用下的情况进行静力分析。根据应力、变形情况观察危险点,并将在各级风载作用下的结果与无风载荷时进行比较,得出结论。     

高烈度区斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥合理的横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明：在强震作用下,对于大跨度桥梁横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩梁、塔梁之间设置减隔震装置可以有效减少横桥向的墩梁、塔梁的相对位移及地震剪力和弯矩;然而,从桥梁正常使用的角度来看,塔梁之间布设横向钢阻尼器装置优于黏滞阻尼器装置。     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义.本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力.通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高.     

高塔斜拉桥纵桥向高阶振型影响分析

地震区斜拉桥多采用漂浮体系的结构体系。在传统的抗震分析中,纵桥向往往简化为单自由度体系以降低计算的复杂性。然而,由于近年来大跨度、高塔斜拉桥的不断涌现,二阶振型的贡献增加,仅考虑一阶振型的单自由度模型是否依然适用值得商榷。因此现选取多座跨径在300 m～1 000 m左右的典型斜拉桥进行分析,研究斜拉桥纵桥向二阶振型随着跨径、塔高以及场地土类型的变化对桥塔塔底弯矩、剪力的贡献。结果表明当斜拉桥桥塔高度超过100 m后,二阶振型对于塔底剪力的贡献基本保持在10%以上,而当塔高超过150 m时,二阶振型对塔底弯矩的贡献也会达到5%以上。为进一步探讨高塔二阶振型的影响,以一座典型斜拉桥为实例,分析其纵桥向二阶振型随主梁质量以及刚度的变化对塔底弯矩、剪力的贡献,研究表明塔梁质量比与塔梁刚度比均是影响二阶振型贡献的重要因素。相比较而言,主梁质量变化对结构的影响更为显著,但在达到一定数值后逐渐减小。     

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较

超大型冷却塔属于典型风及地震敏感结构,随着塔高的日益增大这两种作用成为设计的控制因素,为了研究这两种作用在不同部位的控制程度,对某超大型冷却塔进行风洞刚体测压和气弹测振试验,通过加载试验获得的塔筒表面风压分布模式和风振系数进行风载作用下结构响应计算,和冷却塔在七度地震作用下的响应进行比较.对比结果表明:环基和塔筒响应完全受风振控制,其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值,其中子午向和环向内力从塔底到塔顶逐渐变小,子午向和环向弯矩最大值均出现在塔筒的中部区域.两者对于人字柱的内力影响相差较小,和自重作用共同控制人字柱响应;采用振型分解法计算结构响应需要考虑前300阶的振型影响,而对于风振作用的频域分析只需考虑前30阶模态数即可满足.     

地震波传播方向对风力机动力响应的影响

为了研究风力机遭遇地震时地震波传播方向对动力学响应和机组性能的影响,基于Wolf土-构耦合模型和多体系统动力学理论建立了5 MW风力机的动力学分析模型.通过编制程序实现了风力机地震波、气动载荷与结构弹性变形相互耦合响应的数值仿真.结果表明,正向地震主要影响叶片挥舞方向振动变形和塔基的俯仰力矩,而侧向地震主要影响叶片摆振方向振动变形和塔基的横摇力矩,地震作用下叶根力矩最大值增幅可达66. 67%,塔基力矩最大值增幅可达98. 23%.     

大跨越输电塔电梯井道在静风载荷下的受力分析

以某大跨越工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件对大跨越输电塔及其电梯井道进行了受力分析,得到电梯井道在承受风载荷情况下的受力及变形情况,结果验证了此大跨越塔的设计符合规范的要求.     

台风“麦莎”作用下输电塔风荷载反演

由于输电塔结构外部作用实时测量难度大、数据精度低,可以根据现场测量结构动力特性,以实测动力响应来反演结构的动态荷载。本文利用某输电塔在台风"麦莎"作用下塔线耦联体系的现场风振实测结果,采用基于缩聚串联多自由度模型的荷载反演方法,反演得到输电塔在台风作用下的风荷载分布和地线、导线的动张力时程。