申请/专利权人：江苏科技大学

申请日：2022-01-28

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114444358B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.05.24#实质审查的生效;2022.05.06#公开

摘要：本发明公开了一种冰载荷和风载荷耦合作用下的海上风机动力响应分析方法。首先通过建立单桩基础海上风机及塔筒模型，计算风机在不同风速下风载荷及空气动力阻尼；其次进行单桩基础海上风机简化和冰排有限元建模；最后基于LS‑DYNA显式时间积分的非线性有限元法，建立单桩基础海上风机与冰排相互作用的数值模型，同时借助LS‑DYNA软件用户自定义的载荷子程序引入气动阻尼载荷模型，实现冰载荷与风载荷的实时耦合。本发明充分考虑了风载荷和冰载荷的耦合效应，通过建立的单桩基础海上风机与冰排碰撞数值仿真方法，可以实现冰排碰撞与风载荷联合作用下的海上风机结构动力响应和安全性分析，能提高风机动态响应和碰撞力的预报精度，获得更加准确的风机动力响应。

主权项：1.一种冰载荷和风载荷耦合作用下的海上风机动力响应分析方法，其特征在于，包含以下步骤：a.采用HAWC2程序对单桩基础海上风机整体模型进行建模，计算不同风速下的风载荷和平均风速下的气动力阻尼系数caero，所述气动力阻尼系数可根据风速变化所引起的推力变化量进行数值估算，而无需考虑控制系统的影响： 其中，dVmean表示平均风速的微小变化，dFThrust表示推力的相应变化；上述公式仅用于正在运行中风机；对于静止或空转的风机，平均风载荷和气动力阻尼可以忽略不计；b.采用Patran软件建立单桩基础海上风机简化有限元模型和冰排有限元模型；c.将所述单桩基础海上风机简化有限元模型和冰排有限元模型导入LS-DYNA软件，设置边界条件、接触算法、初始条件以及材料本构模型，建立单桩基础海上风机与冰排碰撞数值仿真模型；d.基于所述HAWC2计算的风载荷，在所述单桩基础海上风机与冰排碰撞数值仿真模型中的风机塔顶节点施加平均风载荷；e.建立气动阻尼载荷模型，即caero*Vvib；这里的caero是预先计算的气阻尼系数，Vvib是塔顶节点的振动速度；采用LS-DYNA软件用户自定义的载荷子程序LOADSETUD进行二次开发，通过Fortran编程实现气动阻尼载荷模型子程序与碰撞主程序的耦合；f.在每个时间步长内，LS-DYNA对风机与冰排碰撞过程进行分析计算得出结果，并将塔顶节点的速度信息传递给所述自定义的载荷子程序LOADSETUD进行存储；g.在定义的子程序LOADSETUD中计算气动阻尼载荷，将得到的气动阻尼载荷施加在塔顶节点上并代入下一个时间步，用LS-DYNA主程序计算风机结构变形和塔顶运动，循环重复直至达到设定的计算时间，即实现风载荷与冰载荷的耦合效应，并可以得到碰撞过程中风机运动的时域结果以及结构的损伤变形。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏科技大学 冰载荷和风载荷耦合作用下海上风机动力响应分析方法

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