目錄
第1章 緒論 1
1.1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 1
1.2 風(fēng)力機結(jié)構(gòu)和風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)簡介 2
1.2.1 風(fēng)力機結(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)研究進展 6
1.3.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動實測和健康監(jiān)測 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)振動控制 11
參考文獻 18
第2章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及混合試驗 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 氣動力代理計算模型 35
2.3.3 瞬態(tài)空氣動力學(xué)模型：LSTM網(wǎng)絡(luò) 39
2.3.4 瞬態(tài)空氣動力學(xué)模型：CNN 42
2.4 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)混合試驗技術(shù) 44
2.4.1 混合試驗理論及結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用 44
2.4.2 風(fēng)力發(fā)電塔的混合試驗 46
2.4.3 FAST和其他有限元軟件的交互耦合分析 47
2.5 混合模擬軟件平臺開發(fā) 48
2.5.1 風(fēng)電塔混合試驗方法原理 48
2.5.2 軟件平臺開發(fā) 49
2.5.3 混合模擬軟件平臺的數(shù)值驗證 52
2.5.4 Simulink-OpenFAST平臺二次開發(fā) 53
2.5.5 Simulink-OpenFAST平臺測試及驗證 55
參考文獻 57
第3章 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動測試和健康診斷 61
3.1 風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)振動現(xiàn)場測試 61
3.1.1 振動測試結(jié)構(gòu)介紹 61
3.1.2 接觸式傳感器振動實測 64
3.1.3 激光多普勒測振儀振動實測 66
3.1.4 微波干涉雷達(dá)振動實測 71
3.1.5 不同測試方式結(jié)果對比 74
3.2 風(fēng)電塔健康監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析方法 80
3.2.1 改進隨機子空間識別方法的開發(fā) 81
3.2.2 改進隨機子空間識別方法在風(fēng)電機組塔架上的應(yīng)用 86
3.2.3 結(jié)構(gòu)振動評估 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)電平臺模型介紹 91
3.3.2 結(jié)構(gòu)損傷動力學(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 97
3.4.1 結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測模型訓(xùn)練與驗證 97
3.4.2 結(jié)構(gòu)損傷程度及位置測試 100
參考文獻 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)荷載計算 107
4.1.3 脈動風(fēng)模擬 109
4.1.4 臺風(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)速時程模擬 132
4.2.5 風(fēng)振響應(yīng)時程分析 135
4.3 臺風(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 臺風(fēng)荷載計算 138
4.3.3 臺風(fēng)作用下動力響應(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 翼型截面對龍卷風(fēng)作用的影響 141
4.4.2 塔高對龍卷風(fēng)作用的影響 144
4.4.3 風(fēng)力機葉片對龍卷風(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)在強風(fēng)下的非線性時程分析和倒塌模擬 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-水動載荷耦合分析 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)動力響應(yīng)特性 170
參考文獻 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)在地震作用下的動力響應(yīng) 189
5.2.1 不同頻譜特性地震動下風(fēng)電塔破壞分析 189
5.2.2 不同頻譜特性地震動下某風(fēng)電塔響應(yīng)振動臺試驗研究 195
5.2.3 考慮風(fēng)力機運轉(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-地震多物理場耦合動力分析 217
5.3.1 基于FAST的風(fēng)電結(jié)構(gòu)地震荷載計算方法 217
5.3.2 SAF開發(fā)及驗證 220
5.3.3 地震強度及氣動阻尼對風(fēng)電結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)分析 222
5.3.4 土-結(jié)構(gòu)耦合模型對海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)地震動力響應(yīng)影響分析 227
5.3.5 風(fēng)-震耦合角對海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)地震動力響應(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估 238
5.4.1 基本信息和有限元模型 238
5.4.2 地震危險性分析 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 全概率下的對比討論 251
參考文獻 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 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 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)半主動控制及振動控制對比 284
6.3.1 測試案例 284
6.3.2 采用磁流變阻尼器的半主動變阻尼控制器 285
6.3.3 基于SAIVS系統(tǒng)的半主動變彈簧控制器 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 301
索引 304