江苏响水近海风电基础动力数值分析
力分析中重要而困难的任务之一。
荷载施加的方法：
（1） 风机荷载和风荷载以均布荷载的形式施加于机舱的一个侧面上； （2） 水的冲击荷载是以施加X向和Y向速度函数实现的。
图4.1 结构动力分析模型
4.3本章小结
结构动力分析有限元模型建立时考虑了水的动力作用，水深为10m。
（1）在模型土体部分，在与X轴垂直的面上施加X方向的约束，在与Y轴垂直的面上施加Y方向的约束，在底面施加Z方向的约束。在面与面相接处的地方进行打印记；
（2）风机荷载和风荷载以均布荷载的形式施加于机舱的一个侧面上，水的冲击荷载是以施加X向和Y向速度函数实现的。
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第五章 单桩基础结构结构动力分析
5.1引言
处于海洋环境中的海上结构物，通常受到随时间变化的动载荷作用，只有当动荷载随时间变化缓慢而引起的惯性力可以忽略不计时，才可按静力问题分析例如，对水深较浅，结构高度较低，刚性较大，自振频率较高(远大于波浪荷载的频率)的桩基平台，在波浪荷载作用下的反应，往往可按静力问题分析，因为此时动、静分析结果相差不大，当结构位于深水，结构物较高，柔性较大，其自振频率可能同载荷频率相接近时，即使动荷载不大，也有可能产生相当大的动位移和动应力致使结构破坏或产生不容许的变形，影响正常的工作。在此情况下，必须对基于静力分析而设计的结构作进一步的动力分析，校核结构的强度和变形。
对于海上风电机组结构，研究表明，它的主要设计控制参数是系统的动力响应。当干扰力的频率与固有频率相重合时，位移和内力都将无限增加，即产生共振现象。因此，在结构设计时，为了使其固有频率避开外界激励频率，必须对结构的动力学特性进行分析采用有限元法也可以分析结构振动问题及其动态响应问题即在动载荷下物体的应力应变问题。对塔架固有频率进行计算可以分析固有频率是否会与叶轮旋转频率重合，或者是否避开了叶轮旋转激励频率一定的范围。目前大型风力发电机组的叶轮多为三叶片式，共振的主要激励源是1P和3P频率。本论文中叶轮转速为15rpm，则1P＝15/60＝0.25Hz，3P＝0.75Hz。塔架的固有频率必须在一定范围内避开这个值工程上一般要求在±20％左右。
结构动力分析的任务在于确定结构自振特性和动力分析，以校核结构的强度、刚度及稳定性。
5.2单立柱结构模态分析
风力发电机组日益向大型化、柔性化方向发展，要使单立柱结构安全可靠地工作，结构就需要具有良好的动态特性。模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性固有频率和振型及模态应力。结构的振动特性决定结构对在各种动力载荷激振下的动态响应及强度、刚度。
5.2.1在没有水层时结构模态分析
在没有水层时对结构模态分析得到结构的前八阶自振频率如表4.2所示。
表5.1没有水层时结构的前九阶自振频率
阶数The set 一阶The first set
频率Frequency/Hz
0.12
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二阶The second set 三阶The third set 四阶The fourth set 五阶The fifth set 六阶The sixth set 七阶The seventh set 八阶The eighth set
0.12 0.36 0.41 0.41 0.47 0.47 0.47
在没有水层时对结构进行模态分析得到的前八阶自振变形图如图所示：
图5.1模态分析一（二）阶变形图
图5.2模态分析三阶变形图
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图5.3模态分析四（五）阶变形图
图5.4模态分析六（八）阶变形图
图5.5模态分析七阶变形图
由模态分析结果可见，结构的第一阶和第二阶，第四阶和第五阶，第六阶和第八阶有相同的频率。相同模态的出现，是由于结构关于X轴和Y轴对称所致。在此猜想如果上部的机舱中心在Z轴上的话，结构相邻两阶的频率相同，它们的变形图有相同
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