申请/专利权人：浙江远算科技有限公司

申请日：2023-12-26

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117454725B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F113/06;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2024.02.13#实质审查的生效;2024.01.26#公开

摘要：本发明公开了基于超单元凝聚的海上风电基础地震载荷仿真方法和设备，属于海上风电基础技术领域。现有的海上风电基础地震载荷仿真方案没有考虑桩土动力效应，使得关于海上风电基础的地震载荷仿真分析不够准确。本发明的基于超单元凝聚的海上风电基础地震载荷仿真方法，充分考虑在地震作用下的桩土耦合动力学效应，通过桩土耦合静效应模型对风电场复杂的地质条件进行仿真，得到非线性仿真桩土层；再利用桩土耦合动力效应模型对桩土耦合动力效应进行模拟仿真，得到能体现桩土耦合动态效应的基底剪力；进而通过载荷仿真分析模型，可以准确计算地震等效静力载荷，实现海上风电基础地震载荷作用的结构仿真，方案实用，切实可行。

主权项：1.基于超单元凝聚的海上风电基础地震载荷仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，获取海上风电基础数据，其包括桩管结构尺寸信息和海上风电基础所在位置的地质勘测数据；第二步，通过预先构建的桩土耦合静效应模型，对海上风电基础数据进行非线性土弹簧的转换，得到非线性仿真桩土层；通过桩土耦合静效应模型得到非线性仿真桩土层的方法如下：步骤21.根据地质勘测数据，得到能够表征桩孔的地质信息；步骤22.按土层分布特征，对地质信息进行划分，得到有限元网格；步骤23.基于非线性土弹簧算法，在有限元网格上，设置仿真弹簧规范参数；步骤24.根据仿真弹簧规范参数，将地质信息转换为若干非线性土弹簧单元；步骤25.将若干非线性土弹簧单元施加到桩管结构对应深度上，得到非线性仿真桩土层；第三步，将非线性仿真桩土层作为约束边界条件，利用基于超单元凝聚算法构建的桩土耦合动力效应模型，根据地震谱数据进行海上风电基础的反应谱分析，得到能体现桩土耦合动态效应的基底剪力，完成桩土耦合动力效应的模拟仿真；利用桩土耦合动力效应模型得到基底剪力的方法如下：步骤31.设置一个初始水平加速度，并根据初始水平加速度计算惯性力工况，用于等效地震作用；步骤32.基于初设的惯性力工况，施加非线性仿真桩土层的约束边界条件进行桩土线性化分析，计算在惯性力工况载荷作用下的各个非线性土弹簧单元的变形值；步骤33.根据变形值，构建桩管结构的刚度矩阵；步骤34.基于超单元凝聚算法，构建桩管结构的质量矩阵、阻尼矩阵并结合刚度矩阵，进行模态分析求解，得到模态频率和模态振型；步骤35.根据模态频率和模态振型，并结合输入的地震谱数据，进行反应谱分析，得到第一仿真基底剪力或和第一仿真倾覆力矩；步骤36.根据第一仿真基底剪力或和第一仿真倾覆力矩，计算得到收敛系数；并对收敛系数进行判断，当收敛系数大于设定阈值时，执行步骤37；当收敛系数小于设定阈值时，执行步骤38；步骤37.将初始水平加速度进行更新，得到新的初始水平加速度，重新执行步骤31至步骤36，直至收敛系数小于设定阈值时停止；步骤38.将新的初始水平加速度作为等效水平加速度，并将基于等效水平加速度计算得到的第一仿真基底剪力，作为基底剪力；第四步，采用预先构建的载荷仿真分析模型，基于基底剪力，得到地震作用下的地震等效静力载荷，实现海上风电基础地震载荷作用的结构仿真。

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