风力机钢塔筒结构风致疲劳分析方法研究

作     者：霍涛 童乐为 郭志鑫 张文莹 颜峻生 张学伟 HUO Tao;TONG Le-wei;GUO Zhi-xin;ZHANG Wen-ying;YAN Jun-sheng;ZHANG Xue-wei

作者机构：同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中国建筑第八工程局有限公司上海200120 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 

基　　金：科技部土木工程防灾国家重点实验室课题项目(SLDRCE14-B-04) 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2023年第40卷第8期

页      码：77-89页

摘      要：高耸、轻柔的风力机钢塔筒结构在风荷载作用下的抗疲劳设计是一项重要且难度较大的工作,该文主要探讨其风致疲劳的分析理论与方法,并在某典型风力机结构中加以应用。建立了包含“叶片-机舱-塔筒-基础”的风力机结构整体有限元模型;基于气象站的气象资料推导得到了风力机位置处的风速风向联合分布函数;对风力机钢塔筒结构进行了风振响应时域分析,系统地建立了风力机钢塔筒结构合理考虑叶片旋转效应、风向及低应力幅循环对疲劳损伤有折减影响的风致疲劳寿命时域和时-频域分析方法。研究表明:叶片旋转效应对钢塔筒响应的均方根值影响较为显著,风力机钢塔筒结构风致疲劳寿命分析需考虑叶片的旋转效应。风向对钢塔筒结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在风向出现概率较大的区间产生的风致疲劳累积损伤较大。相对于时域分析方法,时-频域分析方法计算得到的钢塔筒结构疲劳寿命均偏低,且计算较简便。建议采用雨流修正后的等效应力法、TB-2和Dirlik公式来进行风力机钢塔筒结构的风致疲劳寿命预测分析。针对实际设计需求,兼顾安全性和经济性,建议采用不同的风致疲劳分析方法。

主 题 词：风力机钢塔筒 叶片旋转效应 风向 低应力幅疲劳损伤影响 时-频域风致疲劳分析方法 

学科分类：08[工学] 081402[081402] 081304[081304] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0958

馆 藏 号：203123081...