考虑土_结构相互作用的风力发电高塔系统地震动力响应分析.pdf

文档介绍：第 45 卷第 7 期机械工 1 程学报 Vol . 45
2009 年 7 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Jul. 2009

DOI:.
考虑土-结构相互作用的风力发电
高塔系统地震动力响应分析*
贺广零
(同济大学土木工程学院建筑工程系上海 200092)

摘要:研究考虑土-结构相互作用(Soil-structure interaction, SSI)的风力发电高塔系统地震动力响应分析问题。建立风力发电
高塔系统“桨叶-机舱-塔体-基础”一体化的多体系统动力学有限元模型。基于多体系统动力学基本原理,风力发电高塔
系统被离散为一系列连续的超级单元,而风力发电高塔系统土-结构相互作用则可通过在基础和土体交界面上设置弹簧和阻
尼器来实现。在多体系统动力学方法中,可根据材料力学确定难于确定的超级单元参数和依据 Lagrange 法推导多体动力学
控制运动方程。为了研究风力发电高塔系统的动力特性,基于欧洲规范(Eurocode8)对风力发电高塔系统进行了地震作用动力
时程分析。研究表明,考虑 SSI 效应与否对结果影响较大。一般来说,考虑 SSI 效应会增加塔体基础与地基连接的柔度。同
时,SSI 效应在不同自由振动中所起的作用不一样,它对弯曲振动尤其是高阶弯曲振动的影响比较大。因此,在对风力发电
高塔系统进行地震动力响应分析时,应该考虑 SSI 效应。
关键词:风力发电高塔系统一体化建模多体动力学模型土-结构相互作用地震动力分析
中图分类号:TK81

Seismic Response Analysis of Wind Turbine Tower Systems
Considering Soil-structure Interaction

HE Guangling
(Department of Building Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)*

Abstract:A multi-body and integrated model of wind turbine system consisting of rotor blade, nacelle, tower and foundation is
established. The wind turbine system with the consideration of soil-structure interaction (SSI) is proposed to investigate their
dynamic behavior to seismic excitations in time domain. With the multi-body system method, the wind turbine system is
approximated with a number of so-called superelements. Besides, spring and damping elements are introd