[发明专利]一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法及系统

权利要求书

1.一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于包括以下步骤：

A.利用SACS软件建立海上风机基础及塔筒模型；

B.输出基础结构数据文件precede.$PJ；

C.运行BLADED软件读取基础结构数据文件precede.$PJ，并进行疲劳工况载荷计算；

D.运行SACS软件读取步骤C计算出来的各个工况下的疲劳载荷以及对应的波谱参数，计算并累积各工况下的疲劳损伤，计算出疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤A还包括输入模型参数、土壤参数曲线、波流参数以及轮毂处风机载荷的极限力。

3.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤A之后还包括利用SACS软件计算模型的静强度承载力，并在其不满足设计要求时调整模型参数的步骤，在模型的静强度承载力满足设计要求后才进入步骤B。

4.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤C中BLADED软件是根据IEC61400-1_ed3设计规范进行疲劳工况载荷计算。

5.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤C还包括：将BLADED软件计算出的疲劳时程力存储在对应工况文件夹下的thload(x).dat文件中，将风的时程力曲线存储在对应工况文件夹下的thwind(x).dat文件中，将波浪参数存储到对应工况文件夹下的wvrinp(x).dat文件中，分别供SACS软件在步骤D中读取。

6.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤D具体包括以下步骤：

D1.根据模型、海况条件和土壤条件进行桩基线性化，生成桩基的超单元文件；

D2.进行桩基结构动力分析，读入步骤D1生成的超单元文件，生成结构的刚度矩阵和质量矩阵；

D3.在第一个疲劳工况荷载条件下，读入步骤C生成的对应工况的文件以及步骤D2生成的刚度矩阵和质量矩阵，结合步骤D1的超单元文件生成该工况下的节点应力幅，再与该工况的疲劳设置文件共同进行疲劳计算，生成第一个工况下的疲劳寿命文件和疲劳累积损伤文件；

D4.在之后的疲劳工况荷载计算中，读入步骤C生成的对应工况文件以及步骤D2生成的刚度矩阵和质量矩阵，结合步骤D1的超单元文件生成该工况下的节点应力幅，再与该工况的疲劳设置文件结合上一工况下的疲劳累积损伤文件共同进行疲劳计算，生成该工况下的疲劳寿命文件和疲劳累积损伤文件；

D5.重复步骤D4直至完成所有工况的疲劳计算，得到海上风机基础的疲劳寿命。

7.根据权利要求6所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤D1还考虑一年一遇的环境载荷数据。

8.根据权利要求6所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤D1还考虑海生物对桩基结构的影响。

9.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的步骤D是根据S-N曲线以及雨流计数法进行疲劳寿命计算。

10.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的土壤条件是基于土壤参数轴向载荷—位移T-Z曲线、桩尖载荷—位移Q-Z曲线以及侧向承载力—位移P-Y曲线，根据勘查得到的海底土壤物理及力学性能，依据规范API RP2A计算得出。

11.根据权利要求1所述的一种海上风机基础全时程耦合疲劳分析方法，其特征在于所述的分析方法中选取S-N曲线时考虑了腐蚀、阴极保护系统对S-N曲线的影响。

12.一种应用权利要求1-11中任一项所述方法的海上风机基础全时程耦合疲劳分析系统，其特征在于包括：

建模模块，用于利用SACS软件建立海上风机基础及塔筒模型；

模型输出及存储模块，用于将建模模块建立的模型的基础结构数据以precede.$PJ文件的形式输出并存储；

疲劳工况载荷计算模块，用于通过BLADED软件读取模型输出及存储模块输出的precede.$PJ文件，并进行疲劳工况载荷计算；

疲劳寿命计算模块，用于通过SACS软件读取疲劳工况载荷计算模块计算出来的各个工况下的疲劳载荷以及对应的波谱参数，计算并累积各工况下的疲劳损伤，并计算出疲劳寿命。