风机结构在近断层地震动作用下的响应分析及日照影响研究

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1、分类号UDC密级学号1108140739硕士学位论文风机结构在近断层地震动作用下的响应分析及日照影响研究弓卫学科门类：工学学科名称：结构工程指导教师：张俊发教授申请日期：2014年3月摘要论文题目：风机结构在近断层地震动作用下的响应分析及日照影响研究学科名称：结构工程研究生：弓卫签名：指导教师：张俊发教授签名：摘要近年来，随着风电行业的迅猛发展，有不少风力发电场地处于地震动较为活跃的区域。多次震害现象表明，近断层速度脉冲型地震动对长周期结构的破坏程度比无速度脉冲型地震动更为严重，而风力发电机塔因其包含有叶轮和机舱部分，顶部体型较大，就属于典型

2、的长周期结构。因此，本文以某型风力发电机塔筒结构为研究对象，对近断层地震动作用下的结构动力响应进行分析研究，着重考察风机结构的地震响应情况。根据塔筒尺寸和材料参数建立风机塔筒有限元模型，进行结构体系的动力特性分析。选择台湾集集近断层地震动记录作为地震动输入，将其分为无速度脉冲和含速度脉冲两组，利用ANSYS有限元软件对风机塔筒结构有限元模型进行时程分析，分别求得风机塔筒结构的顶点位移、顶点加速度、底部剪力和底部弯矩，然后作对比分析。可以得到以下结论：1、含速度脉冲型地震动相比无速度脉冲型地震动作用下，风机塔筒结构的地震响应要大得多，表现在顶点

3、位移、顶点加速度、底部剪力和底部弯矩均有明显差别。说明该类构筑物对近断层速度脉冲型地震动作用较为敏感，若结构建在近断层附近，发生地震时，破坏程度会更加严重。2、近断层速度脉冲型地震动对长周期结构的地震响应要大于无速度脉冲型地震动。究其原因，主要是近断层地震动含有速度大脉冲，其对结构的影响较大。对于拟建场地位于近断层地区时，应尽量选择含速度脉冲的实际强震记录。3、近断层速度脉冲型地震动对长周期结构（如风机塔筒结构，高层建筑结构等）的影响要比无速度脉冲型地震动更为严重，不容忽视。所以在进行该类结构抗震设计时，要充分考虑到这一不利因素的存在。最后，

4、本文还建立了风机塔筒结构壳单元模型，对日照作用下风机塔筒结构的变形特点进行了分析。结合相关文献资料，确定了风机塔筒日照温度沿截面的分布情况为余弦分布，通过计算得出，在最大日照温差下结构顶点会产生水平方向的位移，偏向背阴面一侧。关键词：近断层地震动；风机塔筒结构；速度脉冲；时程分析；日照作用IAbstractTitle：RESPONSEANALYSISOFWINDTURBINESTRUCTURETONEAR-FAULTGROUNDMOTIONANDSUNSHINEIMPACTSTUDYMajor：StructureEngineeringName

5、：WeiGONGSignature：Supervisor：Prof.JunfaZHANGSignature：AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofwindpowerindustry,therearealotofthewindfarmsinseismicactiveareas.Previousearthquakeshavedemonstratedthat,near-faultgroundmotionwithvelocitypulseinfluencesonalong-periodicstr

6、ucturethannear-faultgroundmotionwithoutvelocitypulse,andbecauseofthewindturbinetowercontainingimpellerandengineparts,thetopofthelarger,andisatypicalkindoflong-periodicstructure.Therefore,inthisthesis,undertheactionofthenear-faultgroundmotionofstructuredynamicresponseofacert

7、aintypeofwindturbinetowerstructurehavebeenanalysisedandstudied,anditfocusesonnear-faultgroundmotionontheseismicresponseofthewindturbinetowerstructure.Thefiniteelementmodeliscreatedaccordingtotowersizeandmaterialparameters,makingthedynamiccharacteristicanalysisofthestructure

8、system.Near-faultgroundmotionrecordingsfromthesameearthquakeeventinchi-chiTaiwanea