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海上风电机组基础防碰撞分析及防护措施探讨

2014-12-10 10:14来源:《风能》作者:吴永祥 李文通 宁红超关键词:海上风电机组碰撞分析风电机组收藏点赞

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船舶和风电机组基础碰撞有限元分析

一、海上风电机组基础结构模型

根据某风电机组海上基础结构设计方案,建立六桩导管架基础模型。每个基础有6 根钢管桩,结构底面直径为24m;钢管桩采用Q345C 型钢材,导管架钢材为Q345D 型,如图1 所示。

假设撞击船为5000 吨级,简化后型长20m,型宽16m,型深15m,吃水线5m。计算模型碰撞区域采用壳单元建模,对艏尖舱之后的船体,因其远离碰撞区域,实际并不产生变形,仅提供刚度和质量影响,故将其省略。

二、有限元模型

根据简化的几何模型建立有限元模型,为减少计算时间和保证结果精度,本项目中基础和船体都采用壳单元SHELL163 单元建模;并对所关心的碰撞区域网格细化,得到整体结构有限元模型如图2 和图3 所示。

图1 导管架基础结构

三、接触算法

碰撞构件之间的相互作用通过接触算法来完成。在可能发生接触作用的结构之间定义接触面,接触面能有效地模拟相撞结构之间的相互作用,并允许结构之间连续不断的接触和滑动。

图2 整体结构有限元模型

图3 局部网格加密

本文使用的是主从面接触算法,在求解的每一时间步长,检查从属节点的位置坐标,看它是否已经穿透主面,如果还没有穿透,则计算工作不受影响地继续进行;如果已经穿透,则在垂直于主面的方向上施加一个作用力,以阻止从属节点的进一步穿透,这个作用力就是接触力。接触力的大小取决于穿透量和接触面两侧的单元属性。

图4 模型约束条件

四、分析工况

本项目模拟了多种船艏与基础碰撞的工况,并根据计算结果总结规律,得到分析船与风电机组基础碰撞的一般规律。

原标题:海上风电机组基础防碰撞分析及防护措施探讨
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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