·1440· 工程科学学报，第39卷，第9期 选择El Centro波的截断频率为25Hz.将El Centro波 3.3考虑和不考虑SS效应的结构响应对比 反演至距地表93.1m深度处，得到该深度处地震波El 保持风的吹入方向为正对风轮方向，考虑到运转 Centro93.El Centro波和El Centro93波时程分别见图 时叶片受风面积较大，且叶片轮毂系统对机舱具有遮 4,频谱分别见图5 挡作用，轮毂推力主要由叶片轮毂系统承担，因此将 表3分析采用的等效剪切模型和阻尼比模型 FAST程序输出的塔顶效应在ABAQUS模型的叶片 Table 3 Equivalent models of shearing modulus and damping ratio used (包括轮毂)质量点处进行输入：地震动输人考虑：(1) in analysis 在ABAQUS风电塔刚性地基模型底部输入El Centro 剪切 模型Sced-Sum Sced-Idriss模型 波，(2)在ABAQUS“塔简一基础一地基”整体模型的 应变/%剪切模量比· 阻尼比/% 剪切模量比·阻尼比/% 土体底部位置输入El Centro93波.地震波方向和塔 顶风荷载保持同向.待风电塔在风荷载下响应稳定 0.0001 1.000 0.24 1.000 0.24 后，在第25s进行地震激励输入，持续时间为53.64s, 0.0003 1.000 0.42 1.000 0.42 总计算时长取100s,输出步长为0.1s.由于在数值模 0.0010 0.990 0.80 1.000 0.80 拟初始阶段湍流风突然施加会造成失真效应)，剔除 0.0030 0.960 1.40 0.981 1.40 计算得到的结构响应的前10s数据，仅对第10s至第 0.0100 0.850 2.80 0.941 2.80 100s数据进行分析. 0.0300 0.640 5.10 0.847 5.10 基于容许应力和性能设计，分别考察考虑SSI效 0.1000 0.370 9.80 0.656 9.80 应和不考虑S$效应模型的风电塔塔身应力和塔顶响 0.3000 0.180 15.50 0.438 15.50 应.表4给出了塔顶响应幅值的对比情况，图6给出 1.0000 0.080 21.00 0.238 21.00 了塔顶加速度、速度和相对位移的时程曲线.图7给 3.0000 0.050 25.00 0.144 25.00 出了最大应力出现时刻整体模型应力云图. 10.0000 0.035 28.00 0.110 28.00 对以上计算结果进行分析，可以得到以下结论 注：事为剪切模量与其最大值之比 (1)地震作用对该风电塔具有显著影响：在单独 1500 1500r (a b 1000 1000 500 500 500 1000 -1000 1500 50 60 -1500 10 20 30 40 2 30 40 50 60 时间/s 时间/s 图4地震波加速度时程曲线.(a)El Centro波：(b)Centro93波 Fig.4 Acceleration time histories of El Centro (a)and El Centro 93 (b)seismic waves 50r (a) 25 b 40 20 30 15 20 10 10 15 25 20 10 15 20 25 烦率Hz 顺率Hz 图5地震波频谱曲线.(a)El Centro波：(b)El Centro93波 Fig.5 Fourier spectra of El Centro (a)and El Centro 93 (b)seismic waves工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 选择 El Centro 波的截断频率为 25 Hz. 将 El Centro 波 反演至距地表 93郾 1 m 深度处,得到该深度处地震波 El Centro 93. El Centro 波和 El Centro 93 波时程分别见图 4,频谱分别见图 5. 表 3 分析采用的等效剪切模型和阻尼比模型 Table 3 Equivalent models of shearing modulus and damping ratio used in analysis 剪切 应变/ % 模型 Seed鄄鄄 Sun Seed鄄鄄Idriss 模型 剪切模量比* 阻尼比/ % 剪切模量比* 阻尼比/ % 0郾 0001 1郾 000 0郾 24 1郾 000 0郾 24 0郾 0003 1郾 000 0郾 42 1郾 000 0郾 42 0郾 0010 0郾 990 0郾 80 1郾 000 0郾 80 0郾 0030 0郾 960 1郾 40 0郾 981 1郾 40 0郾 0100 0郾 850 2郾 80 0郾 941 2郾 80 0郾 0300 0郾 640 5郾 10 0郾 847 5郾 10 0郾 1000 0郾 370 9郾 80 0郾 656 9郾 80 0郾 3000 0郾 180 15郾 50 0郾 438 15郾 50 1郾 0000 0郾 080 21郾 00 0郾 238 21郾 00 3郾 0000 0郾 050 25郾 00 0郾 144 25郾 00 10郾 0000 0郾 035 28郾 00 0郾 110 28郾 00 注:*为剪切模量与其最大值之比. 3郾 3 考虑和不考虑 SSI 效应的结构响应对比 保持风的吹入方向为正对风轮方向,考虑到运转 时叶片受风面积较大,且叶片轮毂系统对机舱具有遮 挡作用,轮毂推力主要由叶片轮毂系统承担,因此将 FAST 程序输出的塔顶效应在 ABAQUS 模型的叶片 (包括轮毂)质量点处进行输入;地震动输入考虑:(1) 在 ABAQUS 风电塔刚性地基模型底部输入 El Centro 波,(2)在 ABAQUS “塔筒―基础―地基冶整体模型的 土体底部位置输入 El Centro 93 波. 地震波方向和塔 顶风荷载保持同向. 待风电塔在风荷载下响应稳定 后,在第 25 s 进行地震激励输入,持续时间为 53郾 64 s, 总计算时长取 100 s,输出步长为 0郾 1 s. 由于在数值模 拟初始阶段湍流风突然施加会造成失真效应[7] ,剔除 计算得到的结构响应的前 10 s 数据,仅对第 10 s 至第 100 s 数据进行分析. 基于容许应力和性能设计,分别考察考虑 SSI 效 应和不考虑 SSI 效应模型的风电塔塔身应力和塔顶响 应. 表 4 给出了塔顶响应幅值的对比情况,图 6 给出 了塔顶加速度、速度和相对位移的时程曲线. 图 7 给 出了最大应力出现时刻整体模型应力云图. 对以上计算结果进行分析,可以得到以下结论. (1)地震作用对该风电塔具有显著影响:在单独 图 4 地震波加速度时程曲线 郾 (a)El Centro 波; (b)El Centro 93 波 Fig. 4 Acceleration time histories of El Centro (a) and El Centro 93 (b) seismic waves 图 5 地震波频谱曲线 郾 (a)El Centro 波; (b)El Centro 93 波 Fig. 5 Fourier spectra of El Centro (a) and El Centro 93 (b) seismic waves ·1440·