【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风机设备设计，具体而言，涉及一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构及其设计方法。
技术介绍
1、随着风力发电技术的发展，大功率风机逐渐成为风电场的主流选择。传统风电塔筒结构主要采用钢制锥形筒体或混凝土塔筒。钢制锥形塔筒虽然施工便捷，但随着高度和风机功率增加，塔筒所承受的侧向荷载显著增大，导致变形控制困难；混凝土塔筒虽然质量较大，但其抗侧向荷载能力仍难以满足大功率风机的需求，尤其在高烈度地震区域。
2、现有风电塔筒设计中，通常依靠增加塔筒壁厚或采用更高强度材料来提高抗侧向荷载能力，这导致了结构系统整体效率低下。特别是随着风机功率和塔筒高度的增加，塔筒所承受的风荷载和顶部设备荷载大幅增长，传统单一材料结构难以有效应对不断增加的侧向力，在极端风况或地震作用下，可能出现过大变形甚至倾覆风险。
3、目前风电行业亟需一种能有效提高塔筒抗侧向荷载能力的结构体系，以解决大功率风机高塔筒结构抗侧力性能不足的技术问题，但现有技术体系尚未提供系统性解决方案。
技术实现思路
...
【技术保护点】
1.一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，包括：根据风场条件确定塔筒高度与风机型号，收集荷载数据及风荷载、地震信息；建立中空夹层钢管混凝土构件三维有限元分析模型，设置材料参数及预应力索初始索力；确定支撑构件数量及布置位置，优化连接节点设计，调整索形使预应力索承受拉力；根据索力分布及变形分析结果，采用预应力索截面优化方程组确定最佳预应力索截面及初始索力，使结构满足强度要求与位移约束，完成方案设计。
2.根据权利要求1所述的一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，所述预应力索截面优化方程组包括目标函数方程、强度约束方程、位移约束方程与...
【技术特征摘要】
1.一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，包括：根据风场条件确定塔筒高度与风机型号，收集荷载数据及风荷载、地震信息；建立中空夹层钢管混凝土构件三维有限元分析模型，设置材料参数及预应力索初始索力；确定支撑构件数量及布置位置，优化连接节点设计，调整索形使预应力索承受拉力；根据索力分布及变形分析结果，采用预应力索截面优化方程组确定最佳预应力索截面及初始索力，使结构满足强度要求与位移约束，完成方案设计。
2.根据权利要求1所述的一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，所述预应力索截面优化方程组包括目标函数方程、强度约束方程、位移约束方程与索力平衡方程；目标函数方程用于最小化结构体系总重量；强度约束方程用于确保各构件在极限荷载工况下不发生破坏；位移约束方程用于控制塔筒顶部位移满足风机运行要求；索力平衡方程用于建立预应力索初始索力与其平衡塔筒侧向荷载的关系。
3.根据权利要求2所述的一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，所述目标函数方程输入包括预应力索截面面积、索形计算得到的预应力索长度、预应力索材料密度、中空夹层钢管混凝土构件体积及中空夹层钢管混凝土构件密度，输出是用于优化设计的结构体系总重量函数。
4.根据权利要求3所述的一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，所述强度约束方程输入包括预应力索截面面积、预应力索材料抗拉强度、中空夹层钢管混凝土构件抗压强度、设计荷载及安全系数，输出是用于优化设计的构件应力与许用应力的比值约束条件。
5.根据权利要求4所述的一种大功率风机的轻量化风电索塔组合结构，其特征在于，所述位移约束方程输入包括风机型号对应的塔顶最大许用位移、预应力索初始索力、荷载工况组合、塔筒刚度及支撑构件位置，输出是...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，赵文宝，韩玉辉，杨勇，
申请(专利权)人：中建八局发展建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。