文档介绍：华北水利水电学院
硕士学位论文
风力发电机组基础三维非线性有限元分析
姓名:张迪
申请学位级别:硕士
专业:水工结构工程
指导教师:刘宪亮
2011-05
华北水利水电学院硕士学位论文

风力发电机组基础三维非线性有限元分析

摘要
风能属于无污染可再生能源,风能的开发与利用正在成为新世纪全球能源增长新的
热点,成为一个朝阳产业蓬勃发展起来。近些年来,我国的风力发电事业有了较大的发
展,但因为缺乏足够的工程实践可供借鉴,同时也没有成熟的规范可供参考,我国风力
发电机组基础的设计尚处于较低的水平,一系列相关技术问题有待于进一步完善。本文
从风机基础所承受荷载的特点和本身结构的特殊性出发,通过有限元数值模拟的方法,
主要研究了如下几个问题:
(1) 运用有限元法对风机基础地基结构系统进行了数值模拟,模型中考虑接触非线
性,不考虑配筋率,对风力发电机组基础结构进行整体三维非线性有限元分析,以便深
入研究整体结构的受力特性和一般规律,为下面的研究奠定基础;
(2) 针对软基上的风机基础结构,考虑钢筋混凝土风力发电机组基础底部的接触
(考虑基础与地基脱开情况),研究多工况下不同弹性模量的地基力学特性对基础钢筋
混凝土结构受力的影响规律,并就此进行敏感性分析;
(3) 考虑接触非线性,同时考虑配筋率,对风力发电机组基础结构进行整体三维非
线性有限元分析,重点研究风力发电机组基础的配筋方案对结构受力的影响程度及应力
和位移分布规律,以便对原设计方案的合理性和科学性进行评价;
(4) 针对综合考虑接触非线性和材料非线性及混凝土钢筋配筋方案的风机基础进
行整体三维有限元分析,重点研究风力发电机组基础结构的钢筋应力特征、混凝土结构
的裂缝开展和分布情况,包括裂缝的深度、宽度和开裂范围。给出风力发电机组基础结
构的安全评价建议和结构钢筋配筋方案建议;针对风机基础的受力特点,提出了新型式
的配筋,并将其和传统型式配筋进行了对比与分析。
关键词:风力发电机组;基础结构;非线性接触;地基弹性模量;配筋形式;
I
华北水利水电学院硕士学位论文

THREE DIMENSION NONLINEAR FEM ANALYSIS
OF FOUNDATION FOR WIND TURBINE
GENERATOR SYETEM
ABSTRACT
Wind power is a kind of non-pollution renewable energy and its exploitation and
utilization are ing a new focus of global energy development in the new century. As a
sunrise industry, it is developing fast. In recent years, wind power business of our nation has
made great progress but the designing level of the foundation for wind power generator
system is low because of the lack of engineering practices and no perfect specifications. A
series of problems need to be solved. Considering the characteristics of the bination
which the foundation bears and the particularity of the foundation structure, this dissertation,
by use of finite element method numerical simulation, mainly researches several problems
below:
(1) By use of finite element method, the numerical simulation of foundation structure
system for wind power generator system is conducted. Contact nonlinearity except
reinforcement ratio is considered in this model