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土-构耦合效应对15 MW风力机地震动态响应的影响 被引量:3
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作者 梅轩 杨阳 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期269-275,285,共8页
为研究土-构耦合效应对下一代大型海上风力机地震动态响应的影响,通过对开源软件FAST进行二次开发,采用模态加速度法计算地震载荷,建立了海上风力机地震动力学仿真模型,并据此研究了考虑及忽略土-构耦合效应时15 MW风力机在正常运行工... 为研究土-构耦合效应对下一代大型海上风力机地震动态响应的影响,通过对开源软件FAST进行二次开发,采用模态加速度法计算地震载荷,建立了海上风力机地震动力学仿真模型,并据此研究了考虑及忽略土-构耦合效应时15 MW风力机在正常运行工况和停机状态下的塔顶振动和支撑结构载荷变化特性。结果表明:土-构耦合效应虽然对地震诱导塔顶振动剧烈程度的影响较小,但在一定程度上抑制了停机时侧向振动的恢复;忽略土-构耦合效应将导致泥面处结构弯矩的预估值偏低约29.6%;考虑土-构耦合效应时,面内弯矩在地震结束后依然保持较大的变化幅度;针对海上风电结构抗震设计,应当考虑增加系统阻尼以及时降低由地震激励引起的面内载荷。 展开更多
关键词 风力机 地震 土-构耦合 动态响应
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极限环境载荷诱导风力机结构振动影响分析 被引量:2
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作者 闫阳天 李春 +2 位作者 张万福 刘中胜 杨阳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期393-401,共9页
风力机桩基、塔架及连接部件构成的支撑结构属顶部承担较大质量的力学结构,地震对其造成的影响远大于常规建筑。针对上述问题,基于NREL开发计算平台,联合TurbSim、AeroDyn、FAST及Seismic,对变风载荷、变地震载荷(波形、强度)下的风力... 风力机桩基、塔架及连接部件构成的支撑结构属顶部承担较大质量的力学结构,地震对其造成的影响远大于常规建筑。针对上述问题,基于NREL开发计算平台,联合TurbSim、AeroDyn、FAST及Seismic,对变风载荷、变地震载荷(波形、强度)下的风力机动力学响应进行研究。发现:地震横波对风力机结构响应造成剧烈影响,纵波相对于横波影响较小;风力机在水平方向的结构响应比竖向更剧烈,垂直方向的结构响应在结构分析时可忽略不计。叶片的结构响应主要由风载荷造成;因风载荷在来流方向的作用导致塔顶流向位移和塔架侧向弯矩受风载荷和地震载荷同时影响,塔顶侧向位移和塔架流向弯矩受地震载荷作用更显著。 展开更多
关键词 风力机 地震 叶片 塔架 湍流风 土-构耦合
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海上风力机多场平台构建及地震动力学研究
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作者 闫阳天 李春 +2 位作者 缪维跑 岳敏楠 牛凯伦 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期458-467,共10页
为研究大型海上风力机在地震、湍流风、波浪及海流等复杂环境载荷作用下的动力学响应,建立了考虑多环境载荷和土-构耦合效应的精细支撑结构有限元模型,并基于模态法验证了有限元模型的精度和考虑土-构耦合效应的必要性,同时研究了大型... 为研究大型海上风力机在地震、湍流风、波浪及海流等复杂环境载荷作用下的动力学响应,建立了考虑多环境载荷和土-构耦合效应的精细支撑结构有限元模型,并基于模态法验证了有限元模型的精度和考虑土-构耦合效应的必要性,同时研究了大型风力机的结构响应。结果表明:结构的动力特性受土-构耦合效应影响显著;在地震载荷作用下,结构多个自由度响应激增;由于湍流风、波浪及海流载荷作用,导致支撑结构受外载荷形成阻尼效应影响更为显著;在研究地震动力学响应时,湍流风载荷、浪流载荷不可忽略。 展开更多
关键词 海上风力机 动力学响应 有限元方法 多物理场 地震 土-构耦合
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极端海况下风力机冲刷效应动力学响应研究
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作者 师浩东 闫阳天 +2 位作者 岳敏楠 李春 牛凯伦 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1060-1067,1074,共9页
基于有限元方法建立考虑土-构耦合效应的壳单元模型,对不同海况下发生冲刷时的海上风力机进行动力学响应分析。结果表明:在常规和极端海况下,发生较大冲刷时,塔顶和桩基顶部峰值位移均有所增加,且桩基顶部峰值位移增幅更大,随着冲刷深... 基于有限元方法建立考虑土-构耦合效应的壳单元模型,对不同海况下发生冲刷时的海上风力机进行动力学响应分析。结果表明:在常规和极端海况下,发生较大冲刷时,塔顶和桩基顶部峰值位移均有所增加,且桩基顶部峰值位移增幅更大,随着冲刷深度的增加,塔架水平位移均呈先增大后减小的趋势,桩基水平位移随冲刷深度的增加持续增大,不同冲刷深度下桩基最大加速度位置均发生在桩基顶部,塔架最大应力均出现在塔架底部;与常规海况相比,极端海况下风力机在启动后一直处于不稳定状态,最大加速度位于桩基中上部位置,且随冲刷深度的增加持续增大,桩基应力峰值位置由桩基顶部转移至中部。 展开更多
关键词 海上风力机 极端海况 土-构耦合 冲刷孔 动力学响应
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调谐质量阻尼器对冲刷效应下风力机减振控制研究
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作者 黄浩达 师浩东 +2 位作者 岳敏楠 缪维跑 李春 《风机技术》 2024年第4期67-74,共8页
冲刷效应易引发海上风力机结构过度振动,本文通过调谐质量阻尼器(TMD)系统对冲刷后的近海单桩式风力机结构减振控制问题开展研究。基于10MW风力机三维壳单元有限元模型,并结合开源软件FAST气动力模块和AQWA进行联合仿真。结果表明:冲刷... 冲刷效应易引发海上风力机结构过度振动,本文通过调谐质量阻尼器(TMD)系统对冲刷后的近海单桩式风力机结构减振控制问题开展研究。基于10MW风力机三维壳单元有限元模型,并结合开源软件FAST气动力模块和AQWA进行联合仿真。结果表明:冲刷效应将导致风力机塔架和桩基结构振动加剧,而安装TMD后对冲刷效应下的塔架减振控制效果更加明显,可有效削弱冲刷对风力机的负面影响;较之冲刷方向位移,TMD对侧向位移控制效果更为突出;风力机受冲刷后或装有TMD系统均会改变塔架前后向应变能极值位置,且TMD可减小冲刷后风力机塔架轴向和周向应变能均值,但应变能集中分布区域面积有所增加。 展开更多
关键词 海上风力机 调谐质量阻尼器 土-构耦合 冲刷孔 动力学响应 有限元模型
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基于类龙骨仿生结构的风力机塔架设计及力学性能研究
6
作者 唐宏铭 闫阳天 +2 位作者 岳敏楠 缪维跑 李春 《动力工程学报》 2025年第4期528-536,共9页
为改进海上风力机在风浪载荷下的动力学响应特性,提出了新型类龙骨仿生内肋塔架。通过考虑湍流风、波浪载荷和非线性土-构耦合作用的有限元方法模拟塔架动态响应和屈曲特性。结果表明:在风浪载荷作用下,相较于传统塔架,仿生塔架塔顶位... 为改进海上风力机在风浪载荷下的动力学响应特性,提出了新型类龙骨仿生内肋塔架。通过考虑湍流风、波浪载荷和非线性土-构耦合作用的有限元方法模拟塔架动态响应和屈曲特性。结果表明:在风浪载荷作用下,相较于传统塔架,仿生塔架塔顶位移较小,可有效抑制风浪载荷的影响,且应力分布更加合理,高刚度内肋结构可保证塔架的稳定性,但一定程度上会导致局部应力增加;相较于传统塔架,仿生塔架屈曲模态位移相对较小,表明仿生塔架可有效提升塔架的抗失稳能力。 展开更多
关键词 风力机 仿生结 动力学响应 土-构耦合 屈曲
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考虑SSI效应的风力机塔架地震动力响应时频特性分析 被引量:10
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作者 刘中胜 杨阳 +1 位作者 李春 邹锦华 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期587-593,共7页
为分析风-震共同作用下风力机塔架的动力响应,基于Wolf方法建立了土-构耦合模型,通过开源软件Fast预留数据接口开发了地震载荷模块,研究了在不同土质下塔架的振动特性和响应幅值。结果表明:地震载荷极大地加剧了塔架振动,尤其是塔架一... 为分析风-震共同作用下风力机塔架的动力响应,基于Wolf方法建立了土-构耦合模型,通过开源软件Fast预留数据接口开发了地震载荷模块,研究了在不同土质下塔架的振动特性和响应幅值。结果表明:地震载荷极大地加剧了塔架振动,尤其是塔架一阶固有频率和二阶固有频率的振动幅值明显增大;设防烈度为8度时,塔顶振动的主要激励为地震载荷,气动载荷对塔顶振动的影响很小,可忽略不计;由于阻尼和地震反应谱特征周期不同,在不同土质下塔架的响应幅值和振动特性差异较大;与无地震相比,在额定风况下硬黏土、岩土和软土3种不同场地土质发生地震时,塔顶侧向位移分别增大了316%、242%和265%。 展开更多
关键词 风力机 地震 土-构耦合 动力响应
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地震诱导紧急停机状态下近海风力机动力特性研究 被引量:1
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作者 牛凯伦 闫阳天 +2 位作者 李春 李志昊 薛世成 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期438-446,共9页
为研究超大型单桩式近海风力机在紧急停机状态下的动力学特性,以DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,建立风浪相关的湍流风-波浪-地震载荷多物理场模型,通过p-y曲线法、Q-z曲线法及Winkler模型构建土-构耦合模型,对比研究其在正常运... 为研究超大型单桩式近海风力机在紧急停机状态下的动力学特性,以DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,建立风浪相关的湍流风-波浪-地震载荷多物理场模型,通过p-y曲线法、Q-z曲线法及Winkler模型构建土-构耦合模型,对比研究其在正常运行、停机及紧急停机状态下的动力学特性。结果表明,风力机在停机状态下受地震载荷影响最大,较未发生地震,其塔顶前后向及侧向位移极差分别增加249.22%及1869.14%,支撑结构剪应力峰值增加约333.33%。在进行紧急停机操作时,由于叶片变桨作用,致使支撑结构剪应力及塔架应变能大于同时刻正常运行状态。紧急停机操作,加大了塔顶位移范围,使塔顶振动中心向湍流风来流方向偏移,同时有效缓解风力机在外部载荷作用下所造成的支撑结构剪切力激增及塔架前后向应变能集聚现象。 展开更多
关键词 紧急停机 近海风力机 地震载荷 风浪相关 土-构耦合效应
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基于中国实测地震有效持续时间的风力机地震动力学研究
9
作者 唐宏铭 闫阳天 +4 位作者 马璐 李春 牛凯伦 李志昊 薛世成 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期700-709,共10页
基于我国实测地震,对10 MW单桩陆上风力机在地震及湍流风载荷作用下的结构响应和局部损伤特性进行研究。采用阿里亚斯强度计算有效地震持续时间,从而对风力机进行时域分析。采用壳单元精细有限元模型,构建考虑湍流风、地震及土-构耦合... 基于我国实测地震,对10 MW单桩陆上风力机在地震及湍流风载荷作用下的结构响应和局部损伤特性进行研究。采用阿里亚斯强度计算有效地震持续时间,从而对风力机进行时域分析。采用壳单元精细有限元模型,构建考虑湍流风、地震及土-构耦合效应的多物理场模型,开展10 MW单桩式陆上风力机的结构动力学研究。结果表明:湍流风载荷和地震载荷分别为影响风力机塔顶前后向位移和塔顶侧向位移的决定因素;地震载荷不同会导致地震诱导结构屈曲模态发生变化。 展开更多
关键词 风力机 地震 动力学特性 地震有效持续时间 土-构耦合 屈曲
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考虑SSI效应的下一代大型海上风力机抗震控制研究
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作者 余洁 秦志豪 +1 位作者 杨阳 戴靠山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第23期175-182,共8页
为研究地震载荷对海上风力机结构动力响应。以IEA 15 MW单桩风力机为研究对象,基于开源软件FAST二次开发,考虑土-构耦合效应,通过模态加速度法和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)编写了海上风力机地震动力学仿真及结构控制程序,... 为研究地震载荷对海上风力机结构动力响应。以IEA 15 MW单桩风力机为研究对象,基于开源软件FAST二次开发,考虑土-构耦合效应,通过模态加速度法和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)编写了海上风力机地震动力学仿真及结构控制程序,研究三种不同载荷场景下风力机结构动力响应变化以及TMD对塔架振动效果的影响。结果表明,地震载荷为风力机塔架振动的主要因素,风载荷与波浪载荷对地震后塔顶纵向位移影响较大;TMD能有效降低塔顶振动,降低峰值40%以上,对地震后塔基面内弯矩降载明显,降低标准差70%。 展开更多
关键词 海上风力机 地震载荷 控制 土-构耦合(SSI)
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Two Integrable Couplings of Modified Tu Hierarchy
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作者 岳超 刘照军 于加东 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2010年第8期203-207,共5页
Two different integrable couplings of the modified Tu hierarchy are obtained under the zero curvatureequation by using two higher dimension Lie algebras.Furthermore,a complex Hamiltonian structures of the secondintegr... Two different integrable couplings of the modified Tu hierarchy are obtained under the zero curvatureequation by using two higher dimension Lie algebras.Furthermore,a complex Hamiltonian structures of the secondintegrable couplings is presented by taking use of the variational identity. 展开更多
关键词 Lie algebra Hamiltonian structure variational identity
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Fluid solid coupling model based on endochronic damage for roller compacted concrete dam 被引量:4
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作者 顾冲时 魏博文 +1 位作者 徐镇凯 刘大文 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第11期3247-3255,共9页
According to the characteristics of thin-layer rolling and pouting construction technology and the complicated mechanical behavior of the roller compacted concrete dam (RCCD) construction interface, a constitutive m... According to the characteristics of thin-layer rolling and pouting construction technology and the complicated mechanical behavior of the roller compacted concrete dam (RCCD) construction interface, a constitutive model of endochronic damage was established based on the endochronic theory and damage mechanics. The proposed model abandons the traditional concept of elastic-plastic yield surface and can better reflect the real behavior of rolled control concrete. Basic equations were proposed for the fluid-solid coupling analysis, and the relationships among the corresponding key physical parameters were also put forward. One three-dimensional finite element method (FEM) program was obtained by studying the FEM type of the seepage-stress coupling intersection of the RCCD. The method was applied to an actual project, and the results show that the fluid-solid interaction influences dam deformation and dam abutment stability, which is in accordance with practice. Therefore, this model provides a new method for revealing the mechanical behavior of RCCD under the coupling field. 展开更多
关键词 roller compacted concrete dam endochronic damage fluid-solid coupling analytical model
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冲刷作用下大型单桩式风力机多物理场动力学响应分析
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作者 师浩东 闫阳天 +1 位作者 岳敏楠 李春 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期150-159,共10页
为研究冲刷及风-浪-地震载荷对大型海上风力机动力学响应的影响,建立了考虑土-构耦合效应的单桩支撑结构有限元模型,对风力机进行时域分析。结果表明:冲刷对风力机高阶模态影响更大;仅有风-浪载荷激励时,随冲刷深度增加,风力机塔架和桩... 为研究冲刷及风-浪-地震载荷对大型海上风力机动力学响应的影响,建立了考虑土-构耦合效应的单桩支撑结构有限元模型,对风力机进行时域分析。结果表明:冲刷对风力机高阶模态影响更大;仅有风-浪载荷激励时,随冲刷深度增加,风力机塔架和桩基整个时程曲线不断上移,位移显著增加,塔架和桩基主要运动都发生在湍流风来流方向;在风-浪-地震载荷联合激励下,塔架和桩基动力学响应有所差异,当冲刷深度较小时,风力机塔架位移逐渐增加,但随着冲刷深度增加,塔架位移反而逐渐减小,而桩基位移随冲刷深度增加一直减小;风力机受风-浪-地震载荷作用下各冲刷深度塔架和桩基位移相较于风-浪载荷时都有所增加。 展开更多
关键词 海上风力机 基础冲刷 地震 土-构耦合 多物理场
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