INFLUENCE AND COMPARISON OF VERTICAL AND HORIZONTAL EARTHQUAKE LOADS ON THE CRACK TIP STRAIN FIELD OF A 1.5 MW WIND TURBINE TOWER

YANG Jie; YUAN Hongwei; GUO Guoliang; CUI Wei; CHEN Haofeng

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.04.007

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INFLUENCE AND COMPARISON OF VERTICAL AND HORIZONTAL EARTHQUAKE LOADS ON THE CRACK TIP STRAIN FIELD OF A 1.5 MW WIND TURBINE TOWER

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2025-04-25

- INFLUENCE AND COMPARISON OF VERTICAL AND HORIZONTAL EARTHQUAKE LOADS ON THE CRACK TIP STRAIN FIELD OF A 1.5 MW WIND TURBINE TOWER
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 4, Pages: 54-62(2025)
- 作者机构：
  
  1.上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093
  2.安徽容知日新科技股份有限公司，合肥 230088
  3.延锋汽车智能安全系统有限责任公司，上海 201315
  4.华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237
- 作者简介：
  
  YANG Jie, E-mail: yangjie@usst.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51975378;52375154;52311530067;52150710540)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.04.007
  CLC： TH114;O346
- Received：14 July 2023，
  
  Revised：25 September 2023，
  
  Published：15 April 2025
- 稿件说明：
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杨杰，袁宏伟，郭国亮，等. 竖向和横向地震载荷对某1.5 MW风力机塔筒裂尖应变场的影响及其对比［J］.机械强度，2025，47（4）：54-62.

YANG Jie，YUAN Hongwei，GUO Guoliang，et al. Influence and comparison of vertical and horizontal earthquake loads on the crack tip strain field of a 1.5 MW wind turbine tower［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（4）：54-62.
杨杰，袁宏伟，郭国亮，等. 竖向和横向地震载荷对某1.5 MW风力机塔筒裂尖应变场的影响及其对比［J］.机械强度，2025，47（4）：54-62. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.04.007.

YANG Jie，YUAN Hongwei，GUO Guoliang，et al. Influence and comparison of vertical and horizontal earthquake loads on the crack tip strain field of a 1.5 MW wind turbine tower［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（4）：54-62. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.04.007.

摘要

以含不同初始裂纹长度的某1.5 MW风力机塔筒为研究对象，对其分别施加竖向和横向地震载荷，每种地震载荷均包含4个地震烈度和3个实际地震震级。针对竖向和横向地震载荷对风力机塔筒裂尖应变场的影响进行研究与对比。结果表明，无论是在竖向还是在横向地震载荷下，随着地震烈度的增加，裂尖等效塑性应变面积均增加，但在横向地震载荷下，裂尖等效塑性应变面积增加更为快速。在Ⅵ和Ⅶ级地震烈度下，竖向地震载荷较横向地震载荷带来的影响更大；随着地震烈度的增加，在Ⅷ和Ⅸ级地震烈度下，横向地震载荷带来的影响急剧增加，远超过竖向地震载荷的影响。竖向实际地震载荷对裂尖等效塑性应变面积的影响与震级和地震加速度时程曲线有关，横向实际地震载荷对裂尖等效塑性应变面积的影响与地震加速度时程曲线有关。

Abstract

Taking a 1.5 MW wind turbine tower with different initial crack lengths as the research object

vertical and horizontal earthquake loads with four earthquake intensities and three actual earthquakes were applied

respectively. The influence of vertical and horizontal earthquake loads on the strain field at the crack tip of the wind turbine tower was studied and compared. The results indicate that both under vertical and horizontal earthquake loads

the equivalen plastic strain area at the crack tip increases with the increase of earthquake intensity

but under horizontal earthquake loads

the equivalent plastic strain area at the crack tip increases more rapidly. Under earthquake intensities of Ⅵ and Ⅶ

the impact of vertical earthquake loads is greater than that of horizontal earthquake loads. As the earthquake intensity increases

the impact of horizontal earthquake loads increases sharply under earthquake intensities of Ⅷ and Ⅸ

and far exceeding the impact of vertical earthquake loads. The impact of vertical actual earthquake load on the crack tip equivalent plastic strain area is related to the magnitude and earthquake acceleration time-history curve

while the impact of horizontal actual earthquake load on the crack tip equivalent plastic strain area is related to the earthquake acceleration time-history curve.

关键词

Keywords

references

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STUDY ON A508 STEEL CONSTRAINT RELATED FRACTURE TOUGHNESS OF NUCLEAR POWER MAIN PIPELINE UNDER DIFFERENT VERTICAL EARTHQUAKE LOADS

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School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology

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