目錄
第1章 緒論 1
1.1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 1
1.2 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)和風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 2
1.2.1 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu) 2
1.2.2 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu) 3
1.3 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)工程防災(zāi)研究進(jìn)展 6
1.3.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)實(shí)測(cè)和健康監(jiān)測(cè) 6
1.3.2 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)抗風(fēng) 8
1.3.3 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)抗震 9
1.3.4 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制 11
參考文獻(xiàn) 18
第2章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及混合試驗(yàn) 27
2.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)分析軟件 27
2.1.1 通用有限元軟件 27
2.1.2 風(fēng)電機(jī)組耦合仿真軟件 28
2.2 彈性邊界條件風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 30
2.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣動(dòng)荷載代理模型 33
2.3.1 仿真和訓(xùn)練設(shè)置 34
2.3.2 氣動(dòng)力代理計(jì)算模型 35
2.3.3 瞬態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)模型：LSTM網(wǎng)絡(luò) 39
2.3.4 瞬態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)模型：CNN 42
2.4 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)混合試驗(yàn)技術(shù) 44
2.4.1 混合試驗(yàn)理論及結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用 44
2.4.2 風(fēng)力發(fā)電塔的混合試驗(yàn) 46
2.4.3 FAST和其他有限元軟件的交互耦合分析 47
2.5 混合模擬軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 48
2.5.1 風(fēng)電塔混合試驗(yàn)方法原理 48
2.5.2 軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 49
2.5.3 混合模擬軟件平臺(tái)的數(shù)值驗(yàn)證 52
2.5.4 Simulink-OpenFAST平臺(tái)二次開(kāi)發(fā) 53
2.5.5 Simulink-OpenFAST平臺(tái)測(cè)試及驗(yàn)證 55
參考文獻(xiàn) 57
第3章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試和健康診斷 61
3.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 61
3.1.1 振動(dòng)測(cè)試結(jié)構(gòu)介紹 61
3.1.2 接觸式傳感器振動(dòng)實(shí)測(cè) 64
3.1.3 激光多普勒測(cè)振儀振動(dòng)實(shí)測(cè) 66
3.1.4 微波干涉雷達(dá)振動(dòng)實(shí)測(cè) 71
3.1.5 不同測(cè)試方式結(jié)果對(duì)比 74
3.2 風(fēng)電塔健康監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析方法 80
3.2.1 改進(jìn)隨機(jī)子空間識(shí)別方法的開(kāi)發(fā) 81
3.2.2 改進(jìn)隨機(jī)子空間識(shí)別方法在風(fēng)電機(jī)組塔架上的應(yīng)用 86
3.2.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)評(píng)估 89
3.3 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)數(shù)值模擬 91
3.3.1 風(fēng)電平臺(tái)模型介紹 91
3.3.2 結(jié)構(gòu)損傷動(dòng)力學(xué)仿真模型 92
3.3.3 結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)仿真及結(jié)果分析 94
3.4 基于深度學(xué)習(xí)算法的風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè) 97
3.4.1 結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)模型訓(xùn)練與驗(yàn)證 97
3.4.2 結(jié)構(gòu)損傷程度及位置測(cè)試 100
參考文獻(xiàn) 103
第4章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析 106
4.1 風(fēng)荷載及其特征 106
4.1.1 良態(tài)風(fēng) 106
4.1.2 風(fēng)荷載計(jì)算 107
4.1.3 脈動(dòng)風(fēng)模擬 109
4.1.4 臺(tái)風(fēng) 113
4.1.5 龍卷風(fēng) 117
4.1.6 下?lián)舯┝?121
4.2 良態(tài)風(fēng)作用下風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)荷載響應(yīng)分析 125
4.2.1 結(jié)構(gòu)基本參數(shù) 125
4.2.2 有限元模型 126
4.2.3 擬靜力風(fēng)振分析 129
4.2.4 風(fēng)速時(shí)程模擬 132
4.2.5 風(fēng)振響應(yīng)時(shí)程分析 135
4.3 臺(tái)風(fēng)作用下風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 136
4.3.1 風(fēng)電塔有限元模型 137
4.3.2 臺(tái)風(fēng)荷載計(jì)算 138
4.3.3 臺(tái)風(fēng)作用下動(dòng)力響應(yīng)分析 139
4.4 龍卷風(fēng)作用下風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 141
4.4.1 翼型截面對(duì)龍卷風(fēng)作用的影響 141
4.4.2 塔高對(duì)龍卷風(fēng)作用的影響 144
4.4.3 風(fēng)力機(jī)葉片對(duì)龍卷風(fēng)作用的影響 146
4.4.4 臨界龍卷風(fēng)廓線 148
4.5 下?lián)舯┝髯饔孟嘛L(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 150
4.5.1 模型及工況 150
4.5.2 下?lián)舯┝鞣治?152
4.6 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)下的非線性時(shí)程分析和倒塌模擬 157
4.6.1 有限元模型和模態(tài)分析 157
4.6.2 風(fēng)荷載模擬 159
4.6.3 不同入流方向下風(fēng)電塔響應(yīng) 162
4.6.4 風(fēng)電塔屈曲和倒塌模式分析 164
4.7 海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)氣動(dòng)-水動(dòng)載荷耦合分析 168
4.7.1 海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)模型和仿真工況 168
4.7.2 風(fēng)浪聯(lián)合作用下支撐結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特性 170
參考文獻(xiàn) 172
第5章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)抗震分析 177
5.1 適用于風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 177
5.1.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜修正方法 178
5.1.2 案例分析 184
5.2 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng) 189
5.2.1 不同頻譜特性地震動(dòng)下風(fēng)電塔破壞分析 189
5.2.2 不同頻譜特性地震動(dòng)下某風(fēng)電塔響應(yīng)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究 195
5.2.3 考慮風(fēng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況的風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析 204
5.3 海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)-浪-地震多物理場(chǎng)耦合動(dòng)力分析 217
5.3.1 基于FAST的風(fēng)電結(jié)構(gòu)地震荷載計(jì)算方法 217
5.3.2 SAF開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證 220
5.3.3 地震強(qiáng)度及氣動(dòng)阻尼對(duì)風(fēng)電結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析 222
5.3.4 土-結(jié)構(gòu)耦合模型對(duì)海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)影響分析 227
5.3.5 風(fēng)-震耦合角對(duì)海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)影響分析 236
5.4 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載作用下的失效概率評(píng)估 238
5.4.1 基本信息和有限元模型 238
5.4.2 地震危險(xiǎn)性分析 239
5.4.3 風(fēng)電塔抗震易損性分析 242
5.4.4 風(fēng)危險(xiǎn)性分析 246
5.4.5 風(fēng)電塔抗風(fēng)易損性分析 248
5.4.6 全概率下的對(duì)比討論 251
參考文獻(xiàn) 252
第6章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)減載抑振 256
6.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)調(diào)諧減振 256
6.1.1 風(fēng)電塔調(diào)諧減振技術(shù)的特點(diǎn) 256
6.1.2 調(diào)諧并聯(lián)慣容質(zhì)量系統(tǒng) 257
6.2 風(fēng)電塔耗能減振 262
6.2.1 剪刀撐阻尼裝置在風(fēng)電塔中的減振優(yōu)化設(shè)計(jì) 262
6.2.2 拉索式減振耗能方法研究 275
6.3 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制及振動(dòng)控制對(duì)比 284
6.3.1 測(cè)試案例 284
6.3.2 采用磁流變阻尼器的半主動(dòng)變阻尼控制器 285
6.3.3 基于SAIVS系統(tǒng)的半主動(dòng)變彈簧控制器 287
6.3.4 參數(shù)優(yōu)化 288
6.3.5 比較結(jié)果 288
6.4 海上10MW風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制及優(yōu)化 292
6.4.1 海上10MW風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)模型 292
6.4.2 環(huán)境荷載 294
6.4.3 TMD控制參數(shù)優(yōu)化及減振效果分析 297
參考文獻(xiàn) 301
索引 304