开采引起的地表水平变形对大型风电机塔筒的影响研究
Study on the Influence of Mining-Induced Surface Horizontal Deformation on Tower Barrel of Large Wind Motor
DOI: 10.12677/ME.2019.72021, PDF,   
作者: 冯 军:山西省煤炭地质115勘查院,山西 大同;中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州;宋 杰, 侯生辉:山西省煤炭地质115勘查院,山西 大同
关键词: 采动地表水平变形风电机塔筒ANSYSMining Surface Horizontal Strain Wind Turbine Tower ANSYS
摘要: 以采动工作面上的大型风机塔筒为原型,采用ANSYS数值模拟软件分析研究了塔筒受不同地表水平变形影响下塔筒的轴向应力和变形特征关系,得到了不同地表水平变形值下塔筒的轴向拉(压)应力和综合位移。研究表明:在开采影响下,随着地表水平拉伸变形值的增加,塔筒的轴向最大拉应力和最大压应力呈线性增加关系;随着地表水平压缩变形值的增加,塔筒的轴向最大拉应力和最大压应力也呈线性增加趋势。当开采引起的地表水平变形超过安全临界水平变形值时,塔筒最大轴向应力大于其许用应力,塔筒将会被破坏。塔筒承受抗压缩变形的能力大于抗拉伸变形的能力。
Abstract: Based on the wind turbine tower silo above the operation of the coal mining face as a prototype, the ANSYS numerical simulation software was applied to analyze and study an axial stress and deformation features relationship of the wind turbine tower silo under a condition of different surface horizontal deformation. The axial tensile stress and compressive stress, comprehensive displacement of the tower silo under different surface horizontal deformation were obtained. The results showed that under the influence of the mining, with the surface horizontal tensile deformation increased, the max axial tensile stress and compressive stress of the wind turbine tower silo was in linear increasing tendency. With the surface horizontal compression deformation increased, the max axial tensile stress and compressive stress of the wind turbine tower silo was in linear increasing tendency. When the surface horizontal deformation caused by the underground coal mining was over the safety critical horizontal deformation, a max axial stress of the wind turbine tower silo would be over the allowed stress and the wind turbine tower silo would be destroyed. The tower was more resistant to compression deformation than the tensile deformation.
文章引用:冯军, 宋杰, 侯生辉. 开采引起的地表水平变形对大型风电机塔筒的影响研究[J]. 矿山工程, 2019, 7(2): 151-159. https://doi.org/10.12677/ME.2019.72021

参考文献

[1] 何国清, 杨伦, 凌赓娣, 等. 矿山开采沉陷学[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 1991: 1-370.
[2] 邓喀中. 开采沉陷中的岩体结构效应[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 1998.
[3] 王悦汉, 邓喀中, 张冬至, 等. 重复采动条件下覆岩下沉特性的研究[J]. 煤炭学报, 1998, 23(5): 470-475.
[4] 李凤明. 重复采动条件下地表移动参数变化机理及移动盆地特点[J]. 煤炭科学技术, 1998, 26(2): 43-46.
[5] 胡炳南. 长壁重复开采岩层移动规律研究[J]. 煤炭科学技术, 1999, 27(11): 43-45.
[6] 康永华, 黄福昌, 席京德. 综采重复开采的覆岩破坏规律[J]. 煤炭科学技术, 2001, 29(1): 22-24.
[7] 高明中, 余忠林. 厚冲积层急倾斜煤层群开采重复采动下的开采沉陷[J]. 煤炭学报, 2007, 32(4): 347-352.
[8] 康建荣, 王金庄. 采动覆岩力学模型及断裂破坏条件分析[J]. 煤炭学报, 2002, 27(1): 16-20.
[9] 周国铨, 崔继宪, 刘广容等.建筑物下采煤[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1983.
[10] 冯涛, 袁坚, 刘海金, 等. 建筑物下采煤技术的研究现状与发展趋势[J]. 中国安全科学学报, 2006, 16(8): 119-123.
[11] 郑彬. 采动影响下高压输电线路铁塔的安全性研究[D]: [硕士学位论文]. 焦作: 河南理工大学, 2009.
[12] 谭志祥. 采动区建筑物地基、基础和结构协同作用理论与应用研究[D]: [博士学位论文]. 徐州: 中国矿业大学, 2004.
[13] 陈建稳, 袁广林, 刘涛, 等. 数值模型对输电铁塔内力和变形的影响分析[J]. 山东科技大学学报: 自然科学版, 2009, 28(1): 40-45.
[14] 牛建刚, 陈旭, 闫梁. 风力发电机塔筒结构在坡地上的风压数值模拟[J]. 土木工程与管理学报, 2016, 33(6).
[15] 刘涛, 杨凤鸣. 精通ANSYS[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.
[16] 张胜民. 基于有限元软件ANSYS 7.0的结构分析[M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
[17] 祝效华, 余志祥, 等. ANSYS高级工程有限元分析范例精选[M]. 北京: 电子工业出版社, 2004.
[18] 张波, 盛和太. ANSYS有限元数值分析原理与工程应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.
[19] 郭文兵, 郑彬. 地表水平变形对高压线铁塔的影响研究[J]. 河南理工大学学报: 自然科学版, 2010, 29(6): 725-730.
[20] 郭文兵, 袁凌辉, 郑彬. 地表倾斜变形对高压线铁塔的影响研究[J]. 河南理工大学学报: 自然科学版, 2012, 31(3): 285-290.
[21] 冯军, 谭志祥, 邓喀中. 采动地表倾斜变形对风力发电塔筒的影响研究[J]. 煤炭科学技术, 2015, 3: 130-133.