UHPC-钢组合式超大型风力机塔架结构性能数值模拟分析

摘要

风能是一种天然无污染可再生资源,它无穷无尽,面对全球能源污染和能源危机,各国都在大量研究和开发新的无污染可再生资源,风能由于其清洁易取,资源丰富且可再生,被各个国家积极开发和使用。我国是风能资源丰富的国家,但尽管开发潜力很大,却还未完全的开发利用,存在规模小,技术水平不够先进的缺陷,而要实现我国的可持续发展,就有必要大规模的开发风力资源新能源,对于风力资源的利用,风力发电是最直接的形式,通过对风能的利用来解决全球范围内的能源危机具有重要的意义。因此,必须加大研究力度,利用风能获得更多的能量。
　　随着兆瓦级大型风力发电机组的高度发展,作为风力机组主要承重结构的塔架的设计研究就成了风电发展的重要研究内容之一。塔架直接影响风力机组的稳定性和整体性能,其强度随着风力发电机组功率的增加而增加,其特性也决定了塔架在仿真分析和优化设计研究中的重要性。
　　本课题探索新的设计方法和新材料UHPC的应用,采用超高性能纤维改性钢混凝土,应用大型有限元软件ABAQUS,结合强度理论,结构非线性理论,结构动力学,分析风力机组塔架,通过建立有限元仿真模型、进行静态强度分析,动力模态分析,研究这些因素的影响,并得出一个结论,对结果进行了分析和优化设计,为大型风力机组塔架的研究提供了可靠的参考依据。

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第1章 绪论

1.1 世界能源现状与趋势

1.2 风力发电现状

1.3 风力机组综述

1.4 风力机塔架的研究现状

1.5 UHPC工程结构研究现状

1.6 预应力混凝土结构简介

1.7 有限元方法的应用

1.8 本研究的意义以及主要研究内容

第2章 UHPC及预应力在塔架中的应用

2.1 UHPC超高性能纤维改性混凝土简介

2.2 超高性能纤维改性混凝土材料的各组份材料性能

2.3 材料的加工工艺：

2.4 预应力结构综述

2.5 预应力结构国内外应用现状

2.6 预应力混凝土结构的基本组成和材料要求

2.7 本章小节：

第3章 塔架的静强度分析

3.1 塔架介绍

3.2 塔架的几何模型设计

3.3 塔架的受力分析

3.4 塔架的静力分析

3.5 结果分析

3.6 结论

3.7 本章小节

第4章 塔架动力学分析

4.1 塔架动力学分析简介

4.2 塔架模态分析

4.3 结论

4.4 本章小节

5.1 疲劳分析理论

5.2 塔架的安全寿命计算

5.3 FE-SAFE计算结果

5.4 本章小节

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A 300-200mm塔架节点特征值表

附录B 210-140mm塔架节点特征值表

附录C 150-100mm塔架节点特征值表