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格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点静、动力性能分析

作　者: 周飞
导　师: 李斌; 闻洋
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 钢管混凝土 风力发电机塔架 节点 受力性能
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 34次
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内容摘要


随着风力发电机发电容量的日益增大，风力发电机塔架的高度和塔架顶部设备的重量也在逐渐增加，而目前采用的锥台型塔筒易失稳破坏、可靠度低、运输限高等问题使其难以往高处发展。格构式钢管混凝土风力发电机塔架融合了钢结构和混凝土结构的优点，但其节点较多且受力比较复杂，国内外对这方面的研究尚未成熟。为了探讨格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点的破坏机理，本文设计了格构式钢管混凝土风力发电机塔架并对节点进行研究。在腹杆截面面积相等的条件下，改变腹杆的截面形式并利用ABAQUS有限元软件对格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点的受力性能进行了研究。结果表明：在腹杆和节点板自身承载力满足要求的情况下，圆钢管腹杆节点在拉杆两侧的塔柱管壁区域易发生破坏，单角钢腹杆节点和双角钢腹杆节点在节点板两端与塔柱管壁连接处应力较大，是薄弱部位。通过对圆钢管腹杆节点的参数分析可知，当腹杆-塔柱管径比的范围在0.22～0.4，塔柱径厚比小于28.75，腹杆径厚比大于12.7时，节点的破坏模式是受压腹杆屈曲破坏。在地震波作用下，圆钢管腹杆格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点的受力性能最好。在反复荷载作用下，三种腹杆截面形式的格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点的M-φ滞回曲线均呈较饱满的“梭形”，无明显“捏缩”现象，等效粘滞阻尼系数为0.42～0.5是钢筋混凝土节点的4～5倍，说明这三种不同腹杆截面形式的节点均具有非常好的抗震和耗能性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-17
  1.1 国内外风力发电现状  9-10
  1.2 风力发电机塔架的类型  10-11
  1.3 钢管混凝土相贯节点的研究进展  11-12
  1.4 角钢连接节点板的研究进展  12-13
  1.5 研究内容  13-14
  1.6 研究目的和意义  14-15
  1.7 技术路线和创新点  15-17
    1.7.1 技术路线  15
    1.7.2 创新点  15-17
2 格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点研究的理论基础  17-27
  2.1 ABAQUS 建立有限元模型  17-23
    2.1.1 ABA QUS 简介  17
    2.1.2 材料本构关系模型  17-20
    2.1.3 网格划分与单元类型  20
    2.1.4 界面接触关系处理  20-21
    2.1.5 非线性方程的求解方法  21-22
    2.1.6 收敛准则和极限承载力判别准则  22-23
  2.2 节点破坏准则  23-25
  2.3 节点屈服准则  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 格构式钢管混凝土风力发电机塔架设计  27-34
  3.1 格构式钢管混凝土风力发电机塔架荷载计算  27-31
  3.2 格构式钢管混凝土风力发电机塔架尺寸  31-34
4 格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点静力性能分析  34-47
  4.1 格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点参数  34
  4.2 承载力计算  34-35
    4.2.1 腹杆承载力计算  34-35
    4.2.2 相贯节点受拉接头冲剪承载力计算  35
  4.3 有限元模型  35
  4.4 边界条件及加载方式  35-37
  4.5 结果分析  37-43
    4.5.1 破坏模式分析  37-38
    4.5.2 塔柱壁等效应力分布  38-40
    4.5.3 核心混凝土应力分布  40-41
    4.5.4 承载力分析  41
    4.5.5 节点板应力分析  41-42
    4.5.6 节点板应变分析  42-43
  4.6 影响参数分析  43-46
    4.6.1 节点参数设计  43-46
    4.6.2 径厚比分析  46
  4.7 本章小结  46-47
5 格构式钢管混凝土风力发电机塔架节点动力性能分析  47-55
  5.1 节点模型  47-48
  5.2 地震时程分析  48-51
    5.2.1 地震波的选取  48
    5.2.2 结果分析  48-51
  5.3 反复荷载作用下动力性能分析  51-54
    5.3.1 加载制度  51
    5.3.2 M-φ曲线  51-53
    5.3.3 耗能性能  53-54
  5.4 本章小结  54-55
6 结论与展望  55-57
  6.1 结论  55-56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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