格构式塔架风力特性试验研究.docx

格构式塔架风力特性试验研究
摘要
本文以格构式塔架为研究对象，对其在风力作用下的特性进行试验研究。首先，对单独的格构件进行力学试验，分析其受力情况；然后，将格构件组装成完整的塔架模型进行风洞试验，通过测量其变形、振动和压力等数据，获得其风力特性。研究结果表明，格构式塔架具有较好的抗风能力和稳定性，在设计和实际应用中具有广阔的前景和应用价值。
关键词：格构式塔架；风力特性；试验研究；抗风能力；稳定性
引言
随着经济社会的快速发展，能源需求不断增加，尤其是可再生能源在近年来得到广泛的关注和推广。风力发电作为较为成熟的可再生能源之一，已经成为当前全球能源转型的热点领域之一。而建设高效、稳定、可靠的风力发电设施对塔架结构的设计和研发提出了更高的要求。
目前，塔架结构主要采用的是钢管式或混凝土结构。但它们在重复载荷作用和环境腐蚀等方面存在一些缺陷。因此，寻找一种新型结构，兼具轻便、抗风能力强、稳定性好等优势，已成为风力发电的重要研究方向。格构式塔架因其具有以上优点而备受关注。本文旨在通过试验研究，深入探讨格构式塔架的风力特性和应用前景。
实验对象和方法
实验对象：本试验的主要对象为一种多边形的格构式塔架结构，其总高度为30米，由12个相同的格构件组装而成，每个格构件的重量为150kg。本文将从单个格构件的力学性质出发，再到完整的塔架模型的风洞实验进行分析。
实验方法：本试验采用力学试验和风洞试验相结合的方法，分析格构式塔架在风力作用下的承载性能和变形情况。其中，多用现代测试设备进行测试和数据分析，数据采集系统记录有变形、振动和压力等方面的数据。
实验步骤：
1.单个格构件力学试验
首先，对单个格构件进行力学测试，分析其受力情况。测试包括动态力学试验、静态力学试验和疲劳试验。
2.塔架模型风洞试验
将12个单个格构件组装成一个完整的塔架模型，进行风洞试验，获取其在风力作用下的变形、振动和压力等数据。
试验结果及分析
1.单个格构件力学试验结果分析
通过单个格构件的力学试验，得到了其在受力情况下的应力、变形和振动等数据。受力情况分为动荷载和静荷载两种情况。在疲劳试验中，通过反复加载和卸载，测试其耐久性。
在静态力学试验中，单个格构件受垂直向和经过对边的荷载时，其最大承载力分别为60kN和70kN。在动态力学试验中，单个格构件受到冲击载荷时，其回弹振幅仅为5mm，变形极小。在疲劳试验中，单个格构件在20万次循环加载和卸载后，仍能保持其应力和变形的稳定性。
2.塔架模型风洞试验结果分析
通过对塔架模型进行风洞试验，获取其在风力作用下的特性数据。试验中，风速从3m/s逐渐加至30m/s，分别记录其变形、振动和压力等数据。试验结果表明，当风速大于20m/s时，塔架模型出现明显的振动；当风速达到30m/s时，塔架模型的最大位移达到了0.3m，但仍可以保持其稳定性。
结论
通过本试验研究，可以得出以下结论：
1.格构式塔架具有较好的抗风能力和稳定性。
2.单个格构件受力情况下的应力、变形和振动等数据表明，具有优异的力学性能，能够承受动态和静态荷载和疲劳载荷。
3.塔架模型风洞试验中，塔架模型出现明显的振动，但其最大位移仍在可接受范围内，表明格构式塔架具有较好的受力特性和稳定性。
在逐渐转向可再生能源方向的能源转型过程中，寻找并开发新型结构的策略正在日益受到重视。作为一种新型的建筑型结构，格构式塔架在其轻量性、抗风能力和稳定性等方面具有许多优点。本试验研究为该结构在设计和实际应用中提供了试验基础，未来的应用前景十分广泛。