海上风机支撑结构极端工况非线性力学特性分析

海上风机支撑结构受力复杂,对海上风机支撑结构极端事故工况开展非线性力学特性分析,对优化结构设计和降低整个风场运营成本具有重要意义。本文利用非线性有限元动态响应分析方法,考虑结构中所涉及到的材料微观损伤、多类构件约束关系和整体结构特征,利用高强钢材微裂纹和微孔洞融合扩展的Gurson-Tvergaard-Needleman损伤演化模型,实现了风机基础与塔架的材料损伤、构件破坏与结构承载的耦合模拟。从分析结果可以看出,在极端事故工况中,螺栓位置率先出现损伤破坏,塔筒的螺栓连接为整个风机支撑结构的薄弱环节。基于本文的分析,含有损伤的非线性结构动力学方法,可以用来评估老旧风场风机基础支撑结构的安全,同时能够开展结构事故的反演分析,为修复和后续的设计提供参考。