【摘 要】
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近海风力机的大型化更易受地震侵袭,地震能量通过土基传递至结构,以准确的桩-土耦合效应模型考虑三维地震诱导的动力学响应十分必要.为此,以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,基于p-y、t-z及q-z曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合效应模型,选取实测地震位移数据为地震作用于风力机,采用有限元方法对不同桩-土耦合效应模型的单桩式风力机动力学响应进行研究.结果表明:采用集中质量点模拟叶片等上部结构的简化模型与风力机整机结构动力学特性差异较小,垂向桩-土耦合效应加剧了前四阶模态相对位移且改变三阶及四阶
【机 构】
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上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093;Department of Mari
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近海风力机的大型化更易受地震侵袭,地震能量通过土基传递至结构,以准确的桩-土耦合效应模型考虑三维地震诱导的动力学响应十分必要.为此,以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,基于p-y、t-z及q-z曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合效应模型,选取实测地震位移数据为地震作用于风力机,采用有限元方法对不同桩-土耦合效应模型的单桩式风力机动力学响应进行研究.结果表明:采用集中质量点模拟叶片等上部结构的简化模型与风力机整机结构动力学特性差异较小,垂向桩-土耦合效应加剧了前四阶模态相对位移且改变三阶及四阶模态振型,垂向桩-土耦合效应使得塔架固有频率远离共振频率,安全裕度更大;桩周土摩阻力和三维地震作用下桩-土耦合效应加剧塔顶加速度响应波动及峰值,峰值分别增加49％及124％,标准差分别增大2％和52％,且流、横及垂向塔顶加速度响应也剧增,横向增幅最大,分别增大209％和318％;若仅以p-y曲线及p-y、q-z曲线构建桩-土耦合效应模型,将导致对地震作用下风力机动力学响应的评估不足;支撑结构最大等效应力在考虑垂向地震作用下的桩-土耦合效应后大幅降低,最大降幅为566％;三维地震作用下桩-土耦合效应加剧桩基及其各高度处位移响应.
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