摘要
阪神大地震后,日本要求在停机和正常运转两种工况下的风电塔地震响应进行验算.随着中国风能产业的快速发展,地震易发地区风电塔数量不断增加,地震荷载与常规风荷载共同作用下的风电塔性能正在成为设计中的重要参考标准.水平轴、三叶片风电塔是最为常见的风电塔类型,其属于高柔结构,自振周期长,对富含低频成分的长周期地震动比较敏感.本文针对运转状态高柔风电塔结构在长周期地震作用下的动力响应进行数值分析,并与混合试验模拟结果进行对比.首先,选择一座1.5MW在役风电塔为原型结构,基于ABAQUS平台建立其壳单元模型,选择典型长周期地震动记录,通过动力时程分析对风电塔停机状态下的地震响应进行估计;之后,基于Kaimal谱生成脉动风荷载,对地震-风耦合作用下的风电塔架动力响应进行模拟;最后,通过解决风电塔试验模型缩尺与复杂荷载模拟问题,实现风电塔混合试验的数值模拟,并与有限元时程分析结果进行对比.结果表明,长周期地震-脉动风耦合作用下塔顶位移峰值明显放大,地震荷载超过风荷载成为控制荷载;混合试验的数值模拟结果与ABAQUS模型分析结果吻合良好,为后续风电塔的风-地震耦合实时混合试验提供了理论支持.
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