大型风电机组组合式塔架结构优化设计,本论文主要论述了塔架论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
塔架论文参考文献：
摘 要：为解决传统单管风力发电塔架在大型风电机组应用中加工、制作、安装和运输成本大幅上升的问题,提出一种新型组合式塔架结构,并对其进行结构优化设计.该塔架上部为传统单管式塔架,下部为四角钢十字形组合截面塔柱的格构式塔架.通过对四角钢十字形组合截面的轴压极限承载力进行分析,得到组合截面的稳定系数曲线.基于粒子群算法,综合考虑应力、频率和长细比约束等因素,对下部格构式塔架的形状和杆件截面进行优化.分析结果表明,组合式塔架结构可以解决传统单管式风力发电塔架的运输问题,且用钢量节省约34%.
关键词：风力发电塔;格构式塔架;结构优化;粒子群算法;四角钢十字形组合截面
中图分类号：TK83;TU359 文献标识码：A
Structural Design Optimization of a Composite
Tower for Large Wind Turbine Systems
CHEN Jun-ling, YANG Rong-chang, MA Ren-le
（Dept of Structural Engineering, Tongji Univ, Shanghai200092, China）
Abstract：Traditional tubular wind turbine towers may result in a great increase in the fabricating, mounting and transporting cost for large wind turbine systems. A new composite tower was proposed and then the structural optimization was carried out. The new structure is composed of a lattice tower at the bottom with four-angle combined cross-section legs and the steel tube at the top. The stability coefficients curve of the four-angle combined cross-section column subjected to axial compression was first obtained by a series of ultimate bearing capacity analyses. Considering the strength, frequency and slenderness ratio as constraint conditions, the shape and section optimization of the lower lattice tower was carried out. The optimal results show that the proposed structural system can resolve the scarcity of traditional tubular steel towers in transportation and has a 34% less steel consumption.
Key words：wind turbines; lattice tower; structural optimization; particle swarm optimization; four-angle combined cross-section
随着传统化石能源的不断消耗,能源问题已经成为世界各国共同面对的一个巨大挑战,发展风电技术成为解决能源问题的有效途径之一.增加轮毂高度可获得更大的电力生产能力,这要求更高的支撑塔架把机舱和叶片等部件举到设计高度.单管塔结构形式简单、占地面积小、外形美观,因此在风力发电塔中应用非常普遍.但随着塔架高度的增加,钢管的直径越来越大,导致钢板厚度越来越大、加工困难、经济性变差[1].当轮毂高度超过100 m后,钢管直径还可能超过公路运输限高,使得运输困难.因此,研究人员开始寻求可替代的结构形式,格构式塔架开始进入人们的视野.郑瑞杰和马人乐[2] 提出一种新型变截面构架式风力发电塔架并以某3 MW风机为例进行优化设计,指出构架式塔架相比单管式塔架具有刚度大和运输方便等优点.Dehm[3]介绍了德国某2.5 MW风电机组160 m高全格构式角钢塔架的设计和施工,指出格构式塔架可用于建造更高的风力发电塔架.Seidel[4]介绍了某5 MW风电机组的支撑结构设计,其上部为单管塔,下部格构式钢管塔架的塔柱和斜杆之间通过铸钢节点连接.本文结合格构式角钢塔架和单管塔架的优点,提出一种下部为格构式角钢塔架、上部单根钢管组合而成的新型风力发电塔架结构形式,并以某轮毂高度110 m的1.5 MW风力机为原型,采用粒子群优化算法,考虑结构频率等约束条件对组合塔架进行了优化设计.
1 组合式塔架
对于一般的电视塔、输电塔等高耸结构,虽然风荷载在结构设计中起控制作用,但由于风荷载的频遇值较低,一般不会引起结构疲劳破坏.风电机组塔架则不同,不仅要承受很强的风荷载,还要承受风轮旋转产生的周期性作用力,疲劳荷载往往成为影响结构设计的重要因素.由于应力集中、焊接缺陷、残余应力等因素的影响,焊接结构的疲劳强度远低于钢材的强度设计值,因此风电机组格构式塔架的构件之间应尽量避免焊接.常见的格构式塔架构件一般为角钢或钢管,角钢构件制作简单,工厂简单切割和钻孔后现场螺栓连接即可;钢管构件或钢管和角钢之间采用法兰、单剪或双剪连接,但不管采用哪种连接方式,钢管上均需焊接连接件.为充分利用材料的疲劳强度,提高塔架结构的抗疲劳性能,新型风力发电组合式塔架（图1（a））,单管式塔架（图1（b））除局部节点采用对接焊外,主要构件之间均采用摩擦型高强螺栓连接.
结论：适合塔架论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关电力塔架开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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