ارزیابی آسیب خستگی برای سازه های نگهدارنده فراساحلی با اتصالات لوله ای شکل
چکیده
دیدگاه تنش نقطه داغ(Hot spot stress) به صورت رایج برای تخمین عمرخستگی اتصالات لوله ای استفاده می شود .دیدگاه استاندارد شامل برهم نهی خطی مولفه های تنشی، محوری درون صحفه ای وبرون صحفه ای که حاصل آن هشت تنش در نقطه داغ که بصورت مساوی درطول محیط هراتصال لوله ای تقسیم می شوند خواهد بود. عمر خستگی برای یک اتصال با تجمیع آسیب های خستگی برای بارهای مختلف(load cases) محاسبه می شود . آسیب خستگی که برای هر نوع بار درنظر گرفته می شود ماکسیمم آسیب در نقطه داغ میباشد. در این مقاله دیدگاه دیگری مورد ارزیابی قرار گرفته است . عمر خستگی با استفاده از تجمیع آسیب خستگی درطول بارهای مختلف برای هر نقطه داغ به طور اختصاصی تخمین زده می شود به جای آنکه ماکسیمم هشت نقطه درنظر گرفته شود . دیدگاه ارائه شده برای یک سازه نگهدارنده توربین بادی فراساحلی که به صورت خرپایی می باشد (جکت) با دیدگاه رایج همیشگی مقایسه می شود . به اضافه آنکه تعداد نقاط داغ از 8 به 32 به جهت بررسی تاثیر آن بر محاسبه عمر خستگی افزایش می یابد. نتایج حاکی از آن است که اختلاف درتخمین عمر خستگی برای هر اتصال منحصرا تا 26% خواهد بود . به علاوه نشان داده خواهد شد که درنظر گرفتن 32 نقطه حول محیط اتصال های لوله ای میزان آسیب خستگی به مراتب دقیق تری را حاصل خواهد کرد .تغییرات تا 11% مشاهده شد.
1. مقدمه
سازه های نگهدارنده خرپایی ازجمله جکت راه پیشنهادی برای توربین های بادی فراساحلی درعمق آب تا 50 متر می باشد .طراحی این نوع از سازه های نگهدارنده کاری ناچیز وکم اهمیت نمی باشد چرا که بسیار تحریک پذیراند و بسیار محکم با توربین اتصال یافته اند[1] . بنابراین سازه درمعرض مقدار زیادی از تحریک های شبه دوره ای ناشی از روتور قرار دارد. به اضافه آنکه سازه نگهدارنده با تحریک ناشی از نوسان امواج در کنار همان حرکات شبه دوره ای روبرو می شود .این تحریکات معمولا درمقایسه با تاثیرات توربین بادی ناشی از ابعاد کوچک معمول در سازه نگهدارنده از اهمیت کمتر برخوردارند اما در تحلیل سازه ای توربین بادی فراساحلی می بایست در نظر گرفته شوند . تجربه این نوع از بار در طول عمر سازه خرپایی سبب آسیب خستگی خواهد شد . محل های بحرانی برای آسیب خستگی اتصالات هستند جایی که دو یا چند المان سازه به یکدیگر جوش داده می شوند . بنابراین طراحی عمر سازه نگهدارنده خرپایی با عمر خستگی اتصالات آن تعیین می شود.
Abstract
The hot spot stress approach is commonly used for fatigue lifetime estimation of tubular joints. The standard approach consists of the linear superposition of stress components from axial, in-plane, and out of plane action, leading to 8 hot spot stresses equally divided along the circumference of each tubular joint. The fatigue lifetime for a joint is calculated by accumulating the fatigue damage over several load cases. The fatigue damage used per load case is commonly the maximum fatigue damage out of the 8 hot spots. In this study, another approach has been evaluated. Fatigue lifetime is estimated by accumulation of fatigue damage over load cases for each hot spot individually, instead of taking the maximum out of the 8 hot spots. The proposed approach is compared with the commonly used approach using a generic lattice type support structure for offshore wind turbines. In addition, the number of hot spots along the circumference of the joint is increased to 32 points in order to study the influence on the fatigue lifetime estimation. Results show a difference in the fatigue lifetime estimation for individual joints up to 26% when using the proposed approach for estimating the fatigue lifetime. Furthermore, it is shown that the consideration of 32 points along the circumference of tubular joints lead to more precise fatigue damage. Differences up to 11% were detected.
1. Introduction
Lattice type support structures, such as jackets, are a preferred solution for offshore wind turbines (OWTs) in a water depth up to 50m. Designing this type of support structures is a non-trivial task, since they are highly dynamic and tightly coupled to the wind turbine [1]. Thus, the structure is exposed to a large number of quasi-periodic excitations caused by the rotor. In addition, the support structure experiences excitation from oscillating waves resulting in additional quasi-periodic motions. These excitations are usually less dominant compared to the effects by the wind turbine due to the typically small diameters of the support structure, but have to be considered in the structural analysis of an OWT. Experiencing this type of loading during the lifetime, a lattice type support structure is usually prone to fatigue damage. Critical locations for fatigue damage are the joints, where two or more elements of the structure are welded together. The design lifetime of a lattice type support structure is, therefore, determined by the fatigue lifetime of joints of the structure.
چکیده
1.مقدمه
2.تخمین طول عمر خستگی برای سازه های نگهدارنده خرپایی شکل
1-2 تحلیل خستگی
2-2 تخمین طول عمر خستگی
3.روش
1-3 مدل توربین بادی فراساحلی
2-3 تحلیل بار
3-3 ارزیابی
4.بحث و نتایج
1-4 دیدگاه بسط داده شده برای تحلیل خستگی
2-4 تفاوت ها در محاسبه طول عمر خستگی
5.نتایج و کارهای پیش رو
Abstract
1. Introduction
2. Estimating fatigue lifetime for lattice type support structures
2.1. Fatigue analysis
2.2. Fatigue lifetime estimation
3. Method
3.1. The offshore wind turbine model
3.2. Load analysis
3.3. Evaluation
4. Results and discussion
4.1. Extended approach for fatigue analysis
4.2. Differences in fatigue lifetime estimation
5. Conclusion and future work
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه