[發明專利]適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法

在審

• 申請號: 202110761288.4
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113919046A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 潘祖興;李昕;趙生校;王文華;王濱;宋雨果;張天翼;陳法波;郇彩云;斯鋒;何奔;沈侃敏;喬厚;高山;祝周杰;劉清泉
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司;大連理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/23;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

1.適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法，其整體耦合計算的樁基線性化及超單元計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.利用MATLAB編程，開展樁基線性化，生成線性化的樁基礎剛度、質量矩陣文件，以及在側向荷載作用下沿著樁基各點的位移、剪力以及彎矩的關系；

b.基于MATLAB編程，利用界面交互程序，讀取線性化的樁基礎和基礎結構剛度、質量矩陣文件，運用Guyan方法、Dynamic方法和Craig-Bampton方法進行基礎結構超單元矩陣計算，凝聚基礎結構剛度、質量矩陣；

c.基于FAST v8開發樁土相互作用模塊，讀取步驟b計算出來的線性化樁基剛度矩陣，開展單樁、導管架及多樁基礎型式海上風機結構整體耦合計算；

d.基于Fortran程序編譯FAST v7軟件，讀取步驟b計算出來的超單元矩陣，開展重力式、高樁承臺基礎形式海上風機風機結構整體耦合計算。

2.根據權利要求1所述的適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法，其特征在于，所述界面交互程序包含以下子步驟：

b1.讀取步驟a中的線性化后的結構質量、剛度矩陣，并生成與節點編號和自由度相對應的特征矩陣元素檢索矩陣，進一步依據用戶指令調用相關凝聚方法完成初始特征矩陣凝聚，輸出結果文件到整體耦合模塊或指定存儲位置；

b2.根據靜力凝聚方法Guyan法或者動力凝聚方法Craig-Bampton、Dynamic和SEREP方法進行計算，得到海上風機基礎超單元矩陣；

b3.根據逐步積分法進行動力響應計算及對比，動力特性計算及對比。

3.根據權利要求1所述的適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法，其特征在于，所述步驟c采用以下子步驟：

c1.基于Fortran編程，利用FAST v8.16中SubDyn程序開發樁土相互作用模型；

c2.讀取步驟b中樁頭剛度矩陣；

c3.建立包含轉子結構-塔筒結構-基礎結構-樁基礎并包含傳動系統和機電伺服控制策略的單樁、導管架及多樁基礎形式海上風機整體耦合計算模型；

c4.依據海上風機設計規范IEC 61400-3、DNV GL-ST-0437選取荷載工況，開展單樁、導管架及多樁基礎海上風機結構整體耦合計算。

4.根據權利要求3所述的適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法，其特征在于，所述樁土相互作用模型包含以下子步驟：

c11.改變海上風機基礎結構運動方程泥面處邊界條件，邊界條件由固定邊界約束變為彈性邊界約束；

c12.基于邊界條件對基礎結構質量和剛度矩陣進行修正。

5.根據權利要求1所述的適用于海上風機整體耦合計算的樁基線性化及基礎結構超單元計算方法，其特征在于，所述步驟d采用以下子步驟：

d1.基于Fortran程序編譯FAST v7軟件；

d2.輸入步驟b中生成的基礎結構超單元矩陣；

d3.建立轉子結構-塔筒結構-基礎結構并包含傳動系統和機電伺服控制策略的重力式、高樁承臺基礎形式海上風機整體耦合模型；

d4.開展風荷載、波浪荷載聯合作用下的海上風機整體結構動力反應分析。