水平轴风电机组钢筋混凝土塔筒反应谱分析

　　模态分析
　　模态分析用来确定结构或构件的振动特性，即固有频率和振型。同时，模态分析也是其他动力学分析(如反应谱分析)前期必须完成的环节。在ANSYS 中提取模态的方法有：Block Lanczos 法、Subspace 法、Reduced法、Unsymmetric法、Damped 法等。本文采用BlockLanczos 法进行模态分析，提取前10 阶频率和对应的振型。部分频率及相应振型图如表1 及图2 所示。 　　由于把风电机组的机舱和叶轮看作集中质量加载在混凝土塔筒的顶端，因此本文所建立模型属对称型。模型在X、Y 方向质量和刚度分布相同，分别导致第1 阶频率和第2 阶频率以及第3 阶频率和第4 阶频率一样。通过观察动态显示，其中第1 阶振型特征和第3 阶振型特征沿Y 方向弯曲振动;第2 阶振型特征和第4 阶振型特征沿X 方向振动;第7 阶振型特征沿Z 方向轴向振动，第10 阶振型特征沿X、Y 平面扭转振动。
　　选取塔顶外径7m、11m 壁厚200mm 的模型，对X、Y 方向的1 阶和2 阶模态进行无量纲化处理，横坐标为振型位移与塔顶位移的比值，纵坐标为塔架Z 坐标与塔架高度的比值，见图3。 　　图1 阶频率和2 阶频率相同，由图3 可知，风电机组混凝土塔筒的1 阶、2阶模态重合;且不同尺寸的混凝土塔筒1 阶、2 阶模态曲线走向相似。
　　经建模计算，本文所列其他尺寸混凝土塔筒振型特征与之相似，在此不一一列出。