【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海上风电，特别是涉及一种海上漂浮式风机基础疲劳分析方法、电子设备及介质。
技术介绍
1、漂浮式风电作为海上风电领域的一项创新技术，正展现出极为广阔的发展前景。随着对清洁能源需求的日益增长，以及对深海风能资源开发的迫切需求，漂浮式风机基础凭借其独特的优势，成为了连接深远海域丰富风能与陆地电力需求的关键桥梁。
2、漂浮式风机基础结构中存在多种复杂耦合效应，如桨叶-塔筒-浮体-锚索等部件之间的相互作用、刚体运动与弹性变形耦合、气动-结构-水动耦合等。漂浮式风机基础的疲劳强度校核需要综合考虑这些复杂耦合效应，从而确保在设计寿命内能够安全、可靠地运行。
3、专利申请cn11458015a公开了一种浮式风电结构基础局部应力时域分析方法，通过建立多体分析模型获取浮式风电结构的耦合运动状态，再通过波面时程与运动状态重演，结合时域势流求解实现浮体基础波浪分布荷载计算，通过荷载映射与控制方程求解得到浮体基础的局部时域应力；通过对时域应力进行概率统计分析与傅里叶分析，结合随机信号重构与衍生方法，实现局部应力批量随机繁衍，进而通过极值分析方法与疲劳损伤分析理论完成结构的局部极限强度校核与局部疲劳强度校核。其求解局部应力进行运动响应与疲劳强度分析，未深入考虑到进行全工况、多载荷疲劳分析，且其局部应力分析的精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术不足，提供了一种海上漂浮式风机基础疲劳分析方法、电子设备及介质，在整体尺度上考虑各载荷影响，提高风机基础疲劳
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，包括以下步骤：
4、根据海上漂浮式风机基础的结构，构建海上漂浮式风机基础的有限元模型，所述海上漂浮式风机基础的结构包括斜撑、上连梁、立柱、下连梁、机舱、塔筒、系泊链；
5、在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加单位力，得到塔底载荷单位力响应，将不同工况的塔底载荷乘以塔底载荷单位力响应，得到不同工况的时序塔底载荷响应；
6、在系泊链连接处施加单位力，得到系泊单位力响应，将不同工况的系泊力乘以系泊单位力响应，得到不同工况的时序系泊响应；
7、基于随机波浪谱，采用莫里森方程计算风机基础受到的波浪载荷，得到各规则波中的基础运动响应及水动压力分布，在各水动压力工况对风机基础进行有限元分析，得到不同工况的波浪响应；
8、将波浪响应重构为时序波浪响应，时序波浪响应的表达式如下所示：
9、
10、将相同工况的时序塔底载荷响应、时序系泊响应、时序波浪响应进行线性叠加，得到对应工况的应力时历曲线；对该应力时历曲线进行雨流计数，结合s-n曲线，得到该工况的总疲劳损伤；
11、将风机基础目标服役时间内所有工况的总疲劳损伤加权计算得到全工况疲劳损伤，全工况疲劳损伤的表达式如下所示：
12、
13、其中，σ(t)为时序波浪响应，kn为波浪数，εn为相位角，h(ωn)为波幅-响应传递函数，ωn为波浪频率，δω为频率间隔，sζ(ωn)为波浪响应谱，为标准余弦波幅值；d为全工况疲劳损伤，di为第i个工况的总疲劳损伤，m为工况数，t为风机基础目标服役时间，ti为第i个工况的时间。
14、本专利技术建立了基于应力叠加的多载荷疲劳分析方法，在整体尺度上充分考虑各载荷的影响，匹配同一工况的不同载荷，适用于多种复杂风、浪耦合情况，对不同载荷的应力时序叠加并做疲劳处理，得到多载荷成分下风机基础的全工况疲劳损伤，提高了风机基础疲劳损伤分析的精度。
15、进一步地，所述塔底载荷单位力响应包括fx、fy、fz、mx、my、mz六自由度单位力响应，其中，fx、fy、fz分别为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的x、y、xy方向单位力，mx、my、mz为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的x、y、xy方向单位力矩。
16、进一步地，所述系泊单位力响应包括不同系泊链fx_j、fy_j、fz_j三自由度单位力响应，其中fx_j、fy_j、fz_j分别为在第j个系泊链连接处施加的x、y、xy方向单位力。
17、进一步地，所述波浪响应包括x、y、xy方向的波浪响应。
18、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：
19、一个或多个处理器；
20、存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现海上漂浮式风机基础疲劳分析方法的步骤。
21、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现海上漂浮式风机基础疲劳分析方法的步骤。
22、相比于现有技术，本专利技术的有益效果：
23、本专利技术建立了基于应力叠加的多载荷疲劳分析方法，在整体尺度上充分考虑各载荷的影响，匹配同一工况的不同载荷，适用于多种复杂风、浪耦合情况，对不同载荷的应力时序叠加并做疲劳处理，输出多载荷成分下风机基础的全工况总疲劳损伤，提高了疲劳损伤分析的精度。
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1.一种海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，所述塔底载荷单位力响应包括Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六自由度单位力响应，其中，Fx、Fy、Fz分别为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的X、Y、XY方向单位力，Mx、My、Mz为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的X、Y、XY方向单位力矩。
3.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，所述系泊单位力响应包括不同系泊链连接处Fx_j、Fy_j、Fz_j三自由度单位力响应，其中Fx_j、Fy_j、Fz_j分别为在第j个系泊链连接处施加的X、Y、XY方向单位力。
4.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，所述波浪响应包括X、Y、XY方向的波浪响应。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，所述塔底载荷单位力响应包括fx、fy、fz、mx、my、mz六自由度单位力响应，其中，fx、fy、fz分别为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的x、y、xy方向单位力，mx、my、mz为在塔筒底部与立柱的刚性连接上施加的x、y、xy方向单位力矩。
3.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础疲劳分析方法，其特征在于，所述系泊单...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘新宸，屈志锋，郭勤静，刘永清，王金光，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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