摘要：对某在役风电塔进行了地震和风荷载下的失效概率对比。首先,结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率进行概率分析,得到灾害危险性曲线。接着,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的方法,分别在地震和风荷载下,进行非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。最后,根据危险性和易损性分析结果,使用全概率公式,比较在地震和风两种不同灾种下的总体失效概率。结果表明,采用特定设计使用年限对风电塔危险性进行评估可以避免计算过于保守的问题。由于可变桨距,在风荷载和运转工况范围内,风电塔响应大致保持不变。另外,风荷载下风电塔的失效概率大于地震,一方面,因为风电塔的固有周期相对较长,位于地震反应谱的下降段,实际的地震响应比较低;另一方面,风电塔建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。

摘要：为研究风电塔在不同频谱特性地震动下的响应规律,针对某风电塔设计缩尺模型开展大型振动台试验。对模型塔筒进行精细设计,实现结构自振特性与原型结构相似,同时对试验模型配置叶片和无级变速电机实现运转工况模拟。根据抗震设计规范给出的设计反应谱和特征周期,选择长周期地震动和短周期地震动各2条,以及经典地震动3条,并采用三角级数叠加法生成2条人工地震波,沿塔身3个不同方向进行输入,对塔顶和塔身的加速度和速度响应以及塔底应变响应进行测试,比较风电塔模型在不同地震动和不同输入条件下的响应差异。试验结果表明,风电塔结构主次方向地震响应具有耦合现象,同时表现出高阶振型效应。风电塔在不同频率成分地震动下的响应具有较大差别,长周期地震动对风电塔模型加速度和位移响应具有放大效应。此外,风电塔在不同地震动输入方向下的响应不同,地震动主方向沿叶片平面垂直方向输入和45°方向输入下的响应较大。

摘要：提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.

摘要：为了研究运转工况下风电塔的地震响应及倒塔模式,使用风电塔设计软件FAST建立风电塔模型,比较停机和运转不同工况下的结构响应,并在运转工况下通过改变地震动输入方向研究不同风震组合角对结构响应的影响,得到最不利工况;使用ABAQUS建立风电塔的精细化有限元模型,将FAST计算的塔顶风荷载导入ABAQUS开展分析计算.将基于叶素理论计算的塔顶荷载与FAST计算结果进行对比,并进一步将弹性阶段ABAQUS与FAST模拟的塔顶位移进行对比,校验分析方法的合理性.利用ABAQUS模型将地震动调幅,开展倒塔模拟.研究结果表明运转工况下最不利风震组合角是90°,强震下塑性铰在塔身下部出现并向中上部发展,最终该风电塔在中上部发生破坏.

摘要：高柔风电塔在紧急停机后因共振往往会发生长时间且激烈的残余振动,严重影响风电塔的运行安全.为了确保风电塔的安全运行,提出基于残余振动控制的多约束单管型风电塔的优化方法.由于降低风电塔建造成本的重要性,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成柔性塔的要求设定塔架的固有频率约束,将停机激励下的残余振动降低比例作为约束.为了避免计算残余振动及其灵敏度所需的耗时瞬态动力学分析,采用二次型积分形式的性能指标衡量结构的残余振动.基于李雅普诺夫第二方法实现了对上述性能指标及其灵敏度计算的大幅简化.同时,考虑到风电塔设计中也需考虑塔顶位移约束,为了计算塔顶位移,采用专业软件Bladed得到紧急停机工况下的风荷载.比较了采用塔顶位移约束和残余振动约束的优化结果,同时对阻尼器的分布进行拓扑优化,为高柔风电塔的设计研究提供了一定的参考.

摘要：风电塔结构阻尼比较低,超出常规土木建筑结构阻尼比的范围,抗震规范所提供反应谱对于此类低阻尼结构的适用性具有一定的局限。为发展适合于风电塔结构抗震设计的低阻尼反应谱,本文从随机理论出发,通过构造相当数量的与规范5%阻尼比标准反应谱在均值意义上兼容的人工波样本,在考虑等效平稳持时对低阻尼比反应谱影响的基础上,提出了0.5%、1%和1.5%三种低阻尼反应谱的阻尼比修正系数。最后,使用实际地震记录对本文提出的阻尼比修正系数进行了对比验证,确定了其可靠性。本文提出基于等效平稳持时的阻尼比修正系数的研究思路,可为风电塔等低阻尼结构体系的抗震设计分析提供参考。

摘要：风电塔是一种顶部有较大偏心质量的高耸薄壁悬臂结构,以某1.5MW水平轴三叶片风电塔为研究对象,重点关注风电塔振动台试验缩尺模型设计。根据量纲分析理论和相似条件,基于模型质量分布和刚度分布等效原则,设计模型塔筒截面及附加质量,保证模型与原型结构自振频率和振型相似。通过对比分析模型动力特性测试结果与原型实测结果,验证了该模型设计方法的合理性,可为同类型风电塔振动台试验设计提供参考与依据。针对该柔性对称高塔模型在动力特性测试中出现的正交耦合振动及拍振现象也进行了详细阐述。

摘要：近年来风能发电技术发展迅速,风电塔结构作为支撑风机的主要结构,在服役期间会受到强风荷载与地震作用,因此对风电塔结构的振动控制问题已经引起广泛关注。提出一种用于风电塔结构的新型减振耗能装置——调谐液体颗粒阻尼(TL-PD),该装置主要结合调谐液体阻尼技术(TLD)与颗粒阻尼技术(PD)。首先阐述该TL-PD装置的设计构思。然后,为验证该装置的减振效果,制作一简易装置,将其安装于一个单层框架顶部,开展振动台试验。试验结果表明,在正弦波和Kobe地震波的激励下,TL-PD能够有效减小结构的动力响应,且具有经济、实用的特点。

摘要：可再生能源的利用是缓解能源危机的一条途径,而风力发电则是最成熟的新能源技术之一。风电塔架作为风电机组的支撑结构,其安全稳定关系到风场的正常运行。一般认为,风荷载为风电塔结构设计的主导荷载;然而,在高烈度设防地区,地震作用可能会起到控制作用。目前涉及风电塔结构抗震的研究多基于传统抗震设计理念,但作为一类特殊的结构,其风机工作的需求对塔架结构的抗震性能提出比"小震不坏、中震可修、大震不倒"更细化具体的目标。因而,基于性能抗震设计的方法对风电塔结构具有一定适用性。以一座90 m风力发电塔为背景,初步探讨风电塔结构基于性能抗震设计的可行性,对其进行结构反应分析以及损伤分析,并通过全概率理论计算得到风电塔结构在地震作用下出现各类损伤状态的超越概率。

摘要：我国目前为世界第一风电装机大国,合理的抗震设计是确保风力发电塔架安全性的重要措施。常规的结构地震响应分析多考虑水平地震作用,鉴于风电塔结构高耸的特点,有必要对地震动摇摆分量对风塔地震响应的贡献进行分析。基于风电塔结构单自由度简化体系,发展了在地震动摇摆分量下结构响应的随机振动分析方法。利用这种方法,对额定功率为1.25MW和5MW的风电塔进行数值分析。结果表明,这两座风电塔地震动在摇摆分量作用下塔顶位移极值期望与地震动水平分量作用下塔顶位移极值期望的比值分别为1.80%和1.93%,可以认为地震动摇摆分量对65m和90m这两个高度的塔顶位移贡较小。但对于更高的风电塔,仍在做进一步的统计计算。