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近年来随着能源危机和环境污染等问题愈发严重,风能作为一种无污染的清洁新能源受到越来越多的关注。无论是海上风机支撑结构的疲劳分析还是陆上风机基础安全性评价,风电结构的设计都涉及到大量的计算,并且参数繁多,很容易出错。又由于并无准确的规范可以参照,因此本文基于MATLAB和CAE软件针对风电结构开发计算程序,分别对二者进行深入地分析研究。具体研究工作如下:(1)海上风机支撑结构所受的荷载计算。介绍了随机波浪荷载的时域和频域计算理论,基于莫里森方程在时域和频域内建立了风机基础结构波浪力的计算模型,分别通过ANSYS的二次开发和MATLAB编制水动力荷载的计算程序;确定作用在海上风机结构上的风荷载,根据动量—叶素理论使用MATLAB开发计算程序模拟脉动风速,并计算叶轮风机荷载和塔架所受风荷载。(2)基于ANSYS二次开发的荷载作用下结构时域疲劳计算程序开发。以某海上单桩式基础为研究对象,分析风机荷载和波浪荷载单独作用下的不同疲劳计算方法,计算不同工况下的疲劳损伤;编制波浪荷载作用下结构频域疲劳计算程序,计算不同工况下的疲劳损伤,与时域的计算结果对比。(3)疲劳荷载组合方法研究。假定荷载之间没有相互影响,整合损伤叠加法、等效应力法、完全时域法等多种疲劳荷载组合方法编制计算程序。以实际海上风机为例,采用计算程序计算结构疲劳损伤值。对比计算结果,分析讨论不同组合方法的优缺点以及适用性。(4)风浪耦合作用下支撑结构的时域疲劳研究。考虑荷载之间存在相互影响,基于翼型气动原理,对风机气动阻尼进行了分析,建立风机气动阻尼的计算模型,将气动阻尼加入支撑结构在风浪同时作用下的时程分析中,编制耦合作用下结构时域疲劳计算程序。计算不同工况下的结构响应和疲劳损伤,并与不考虑气动阻尼的结果对比,验证耦合作用的必要性。提出计算耦合作用的可行性方法。(5)以某工程为实例,基于ABAQUS计算分析新型梁板式基础的稳定性情况,对结构安全进行评价。验证梁板式基础对地质条件的适应性;建立锚杆基础模型,通过计算位移值探究内摩擦角和粘聚力对基础稳定性的不同影响,探讨预应力锚杆基础稳定性和地质参数的具体关系。