海上风电灌浆连接段ANSYS传力机制与剪力键影响研究

本文主要探讨了2012年针对海上风电桩基础与导管架之间灌浆连接段的力学特性进行的深入研究，使用了ANSYS有限元软件进行模拟分析。研究的目的是理解在轴力和弯矩作用下，灌浆连接段的传力机制，特别是剪力键如何影响这一过程，同时揭示连接段内部的受力情况。 作者通过建立三维接触单元模型，模拟了钢管与灌浆材料之间的粘结和滑移行为，精确选择了接触刚度、粘结强度以及允许的渗透范围等因素，对不同加载条件下的连接段进行了细致的仿真。具体来说，他们分析了两种情况：一是当荷载主要为轴力时，研究了设置剪力键与不设剪力键两种情况下，连接段的受力形态以及剪应力、接触面的压应力和摩擦应力的差异。二是当荷载主要为弯矩时，同样对比了这两种连接方式下的性能。 结果显示，在轴力作用下，接触刚度的变化范围在0.1到1之间，这直接影响了连接段的稳定性。而在弯矩主导的情况下，接触刚度的范围缩小到0.01到0.1，表明在弯曲载荷下，对刚度的要求更为严格。对比分析发现，未设置剪力键时，连接段主要依赖于粘结力和机械咬合力传递荷载，而剪力键的引入显著提升了轴向承载能力，然而对弯矩的承载能力提升并不明显。剪力键附近的应力集中现象较为明显，这提示了在设计时需要考虑局部强度的问题。 论文得出的主要结论是，设置剪力键确实可以有效地增强连接段对轴力的传递能力，但对于弯矩的传递效果则不太显著。这对于海上风电桩基础与导管架的设计优化具有重要的参考价值，尤其是在考虑经济性与结构稳定性的平衡时，剪力键的合理应用显得尤为重要。 本文的研究不仅提供了海上风电桩基础与导管架灌浆连接段在ANSYS有限元分析中的关键参数设定和力学行为的理解，还为相关领域的工程师们提供了关于如何优化设计，提高海上风电设施结构可靠性的实用指导。