海上风电安装船桩腿动载缓冲研究与强度分析
海上风电安装船桩腿动载缓冲研究与强度分析【摘要】:自1991年丹麦建成第一个海上风力发电场以来,风电机组设备的安装一直是风电场建设的一个重要的研究议题。风电机组设备的安装由最初的自
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P752;TM614
【目录】:
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-13
- 第一章 绪论13-23
- 1.1 论文的目的和意义14-15
- 1.2 海上风电安装设备历史及现状15-22
- 1.2.1 自升式平台发展现状15-17
- 1.2.2 自升自航式船发展现状17-19
- 1.2.3 带定位桩的自航船特点及现状19-20
- 1.2.4 波浪载荷及动力响应分析历史及现状20-22
- 1.3 本文工作内容介绍22-23
- 第二章 风电设备安装船船型及结构特点23-39
- 2.1 风电设备安装船的主要要素23-24
- 2.2 型线图特征24-25
- 2.3 总布置特征25-27
- 2.3.1 船体25-26
- 2.3.2 上层建筑26
- 2.3.3 直梯与斜梯26
- 2.3.4 船舶设备及甲板机械26-27
- 2.4 桩腿及其结构特征27-35
- 2.4.1 桩腿数目27
- 2.4.2 桩腿结构及截面型式27-28
- 2.4.3 桩靴型式28-30
- 2.4.4 桩腿长度30-32
- 2.4.5 滑轮系统32-34
- 2.4.6 固桩装置34-35
- 2.5 风电设备安装船操作状态35-37
- 2.5.1 移航36
- 2.5.2 下桩及提桩36
- 2.5.3 插桩及拔桩36-37
- 2.5.4 预压37
- 2.5.5 作业状态37
- 2.6 风电设备安装船优点37-38
- 2.7 本章小结38-39
- 第三章 风电设备安装船环境载荷计算39-51
- 3.1 风载荷计算39-41
- 3.1.1 风速与风压39-40
- 3.1.2 风载荷40-41
- 3.2 流载荷计算41-43
- 3.2.1 海流41-42
- 3.2.2 海流载荷42-43
- 3.3 波浪载荷43-47
- 3.3.1 波谱特征43-45
- 3.3.2 三维势流理论45-47
- 3.3.3 波浪力计算湿表面模型47
- 3.4 环境载荷计算结果47-50
- 3.4.1 风载荷结果47-48
- 3.4.2 流载荷结果48
- 3.4.3 波浪力计算结果48-50
- 3.5 载荷计算结果分析50
- 3.6 本章小结50-51
- 第四章 风电设备安装船桩腿强度分析51-68
- 4.1 风电设备安装船载荷分析51-53
- 4.1.1 垂向载荷52
- 4.1.2 水平载荷52-53
- 4.1.3 地基对桩靴作用力53
- 4.2 第四强度理论53
- 4.3 有限元法分析桩腿强度步骤53-56
- 4.3.1 桩腿结构的离散化54
- 4.3.2 单元分析54-56
- 4.3.3 计算结构刚度矩阵和刚度方程56
- 4.3.4 计算应力56
- 4.4 桩腿有限元模型56-67
- 4.4.1 结构模型的简化56-57
- 4.4.2 有限单元划分57-60
- 4.4.3 边界条件确定60
- 4.4.4 结构材料及单元物理特性60
- 4.4.5 工况选取60-61
- 4.4.6 载荷加载61-62
- 4.4.7 计算结果62-67
- 4.4.8 结果分析67
- 4.5 本章小结67-68
- 第五章 固桩区缓冲装置橡胶材料及缓冲原理68-82
- 5.1 固桩区橡胶的物理性能68-75
- 5.1.1 橡胶的弹性理论69-71
- 5.1.2 橡胶材料本构关系71-73
- 5.1.3 橡胶材料力学常数的确定73-75
- 5.2 固桩装置缓冲原理75-78
- 5.2.1 橡胶阻尼作用机理75-76
- 5.2.2 固桩缓冲系统力学模型76-78
- 5.3 固桩缓冲装置设计78-81
- 5.3.1 缓冲装置橡胶材料78-80
- 5.3.2 缓冲装置结构设计80-81
- 5.4 本章小结81-82
- 第六章 固桩区缓冲设计动力分析82-97
- 6.1 风电设备安装船动力分析力学模型82-84
- 6.2 桩腿固桩区有限元模型84-86
- 6.3 橡胶材料的有限元模拟86
- 6.4 计算工况的设计86-87
- 6.5 边界条件及载荷施加87-88
- 6.6 动力分析结果88-95
- 6.7 分析总结95-96
- 6.8 本章小结96-97
- 第七章 总结与展望97-99
- 7.1 主要结论97-98
- 7.2 研究展望98-99
- 参考文献99-102
- 附录一 风电设备安装船型线图102-103
- 附录二 风电设备安装船总布置图103-105
- 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文105-106
- 致谢106
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