基于形状记忆合金-悬吊质量摆的风电塔架结构减震控制分析

目的分析在地震作用下利用形状记忆合金-悬吊质量摆(SMA-SMPD)系统对某风电场44 m高水平轴风电塔架结构进行减震控制的效果.方法利用Matlab软件中的Simulink工具箱,建立一种基于Bouc-Wen模型的风电塔架结构SMA-SMPD系统力学模型和动力方程,利用非线性时程方法分析SMA-SMPD系统对风电塔架结构减震控制效果,并与普通悬吊质量摆(SMPD)减震效果进行对比分析.结果以Kobe地震作用为例,SMPD控制下的风电塔架结构体系顶部位移、加速度峰值减振率分别为14.75%和13.94%,SMA-SMPD控制下的风电塔架结构体系顶部位移、加速度峰值减振率分别为29.23%和23.58%,SMA-SMPD系统减震效果明显优于SMPD系统.结论SMA-SMPD系统的震动控制能力明显强于SMPD系统,且能够有效地抑制风电塔架结构的不良振动.

主余震序列作用下风力发电塔架结构的地震损伤研究

主震对于风电结构造成既定损伤后,余震的发生又会对结构造成“二次伤害”,进而使得只采用传统抗震设计方法的风电结构偏于不安全。为量化分析余震对于风电塔架结构的附加损伤,该文首先从美国太平洋地震中心选取了25条原始主余震序列,并基于重复法、随机法和衰减法来人工构造75条主余震地震动序列作为输入;其次,在建立风电塔架结构的有限元模型的基础上,提出了基于钢材疲劳累积损伤理论的余震附加损伤系数来定量描述余震引起的附加损伤,并对比分析了以上三种人工构造主余震的方法对于余震附加损伤的影响;最后,结合增量动力分析,探讨了主余震的峰值加速度及主余震峰值加速度的比值对于余震引起的附加损伤及风电塔架结构的动力响应的影响。研究结果表明:相较主震序列,余震序列的位移敏感区的分布区间更广,而加速度敏感区的分布区间更窄;采用衰减法来人工构造主余震序列最接近天然主余震序列的工况;余震附加损伤系数的变化规律依赖于主余震的峰值加速度比和具体风电塔架结构的主要能量耗散形式,其在非倒塔状态下的非主要能量耗散部分的变化不大,而在倒塔状态下的主要能量耗散部分则有激增现象。