基于ABAQUS的海上风电机组基础结构安全性研究

【摘要】：能源是现代化工业社会必不可少的资源,直接推动了科学技术的进步和发展。但是人类的主要消耗能源——化石能源已经日趋稀少,迟早有开发殆尽的一天。在严重的资源和环境压力下,清洁能源——风能开始成为世界各国争相发展的产业。因此,海上风电场的建设日益成为当前海洋工程领域的热点问题。 对于海上风电机组,其基础结构的安全性是其设计建造的关键技术之一。首先,海上环境载荷是一个非常复杂的非线性问题,理论分析和计算十分困难。其次,基础结构作为风电机组的主体部分,它的质量直接决定了风电机组的安全性,可靠性和稳定性。因此,对海上风电机组基础结构的安全性进行分析具有重大意义。 本文主要目的在于探讨海上风电机组基础结构的安全性问题。分析了还是风电机组的发展潜力,探讨了基础结构的结构形式。在研究了大量国内外相关文献之后,以波浪载荷为出发点,采用Morison方程,系统地分析和推导了海上风电机组基础结构的波浪载荷计算方法。在此基础之上,结合ABAQUS用户子程序的强大功能,提出环境载荷的有限元计算方法并开发了相应的DLOAD子程序和程序界面。最后采用虚拟裂纹闭合法和数值计算方法,对基础结构的断裂问题进行了分析,并给出了相关算例。 【关键词】：海上风电机组 基础结构 海洋环境载荷 ABAQUS
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614;P752
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 主要符号说明6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 选题背景，目的和意义10-13
• 1.2 海上风电机组基础形式13-18
• 1.3 国内外研究现状18-19
• 1.4 论文主体框架和创新之处19-21
• 2 基础结构波浪载荷分析21-42
• 2.1 直立桩柱上的波浪力22-26
• 2.2 倾斜桩柱上的波浪力26-29
• 2.3 ABAQUS 用户子程序29-31
• 2.4 算例分析31-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 基础结构环境载荷分析42-60
• 3.1 风载荷计算方法42-46
• 3.2 海流载荷计算方法46-47
• 3.3 斯托克斯波浪载荷计算方法47-54
• 3.4 算例分析54-58
• 3.5 开发程序界面58-59
• 3.6 本章小结59-60
• 4 基础结构断裂分析60-81
• 4.1 断裂力学基本理论60-61
• 4.2 虚拟裂纹闭合法61-64
• 4.3 壳单元DLOAD 应用方法64-69
• 4.4 算例分析69-80
• 4.5 本章小结80-81
• 5 总结与展望81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 附录1 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文88-89
• 附录2 波浪载荷DLOAD 子程序89-91
• 附录3 环境载荷DLOAD 子程序91-96
• 附录4 三维壳单元波浪载荷DLOAD 子程序96-97

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