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导管架式海上风机支撑结构疲劳性能研究

韩超帅  
【摘要】:海上风机长年工作在海上,要承受风浪流等恶劣环境载荷的作用,再加上海水腐蚀,支撑结构管节点很容易产生疲劳,通常只要少数节点发生疲劳破坏,就有可能造成整个工程结构事故。因此,当支撑结构设计完成后,需要对危险部位的管节点进行疲劳分析,如果校核结果不满足要求,就要对管节点进行局部加强与优化。本文以导管架式海上风机为例,对管节点进行了疲劳性能研究和疲劳损伤计算,主要内容如下: 1、研究了管节点的疲劳评估方法。主要介绍了疲劳设计法,常规疲劳分析法中的时域疲劳评估方法和频域疲劳评估方法。 2、介绍了风载荷和波浪载荷,其中风载荷主要介绍了气动载荷的计算,波浪载荷介绍了确定性波和随机波的计算。 3、管节点疲劳性能研究与优化。以T型管节点为例,研究了它在轴向、面内、面外三种载荷作用下的疲劳性能,计算了单环加强、双环加强、三环加强下管节点的应力集中系数,将结果进行对比,最终选择了三环作为优化后的加强环数量,在此基础上,通过改变加强环的尺寸,研究了加强环尺寸对管节点应力集中系数的影响,根据计算结果给出了建议尺寸。 4、导管架式海上风机支撑结构管节点疲劳分析。采用SACS软件,分别计算风载荷和波浪载荷作用下的管节点疲劳损伤,并将两种损伤用平方和开根号法和直接相加法进行叠加,然后将叠加后的结果进行比较,发现后者的损伤明显低于前者


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