海上风电基础结构疲劳寿命分析
2011-07-12李华军郑永明
水利水运工程学报 2011年3期
李 炜,李华军,郑永明,周 永
(1.中国水电顾问集团华东勘测设计研究院,浙江 杭州 310014;2.中国海洋大学,山东 青岛 266100)
对于海上结构物而言,风、浪、流等环境荷载交互作用引起疲劳失效是影响其安全性的重要因素.例如亚历山大·基尔兰号半潜式生活平台的失事,就是首先从平台一根撑杆发生疲劳断裂开始的.交变荷载下的结构破坏通常从节点开始,因此有必要对结构物节点位置进行疲劳寿命分析.
海上风电基础结构的稳定性及抗疲劳特性直接影响到风电结构整体稳定性和疲劳寿命,API和DNV等规范中也给出了推荐方法或相关建议[1-2],其中,需指出的是API规范中提供的波浪作用下疲劳校核的简化方法是一种近似方法,其在海上风电基础结构疲劳分析中的适用性有待于通过详细的疲劳分析数据进行校准,这需要大量详细疲劳校核工作的积累.因此,针对海上风电基础结构的静、动力分析及疲劳寿命评测等方面的研究是非常必要的[3-12].
本文重点针对基础结构疲劳特性评测、疲劳寿命评估展开,以三桩基础结构型式为例,采用基于Miner线性累积损伤法则的疲劳寿命评价方法计算了其线性累积损伤及疲劳寿命;区分疲劳荷载为单级疲劳荷载和多级疲劳荷载联合作用两种情况,考虑疲劳荷载的3种作用方式(渐增型、往复型、正弦波型)时,结构的疲劳特性和疲劳寿命,以S-N曲线所体现的结构疲劳极限对应的应力水平为参照,定义疲劳极限……
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