摘要：以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,通过p-y曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合模型,选取Kaimal风谱模型建立湍流风场,基于P-M谱定义不同频率波浪分布,并利用辐射/绕射理论计算波浪载荷,采用有限元方法对不同海况下单桩式风力机进行动力学响应、疲劳及屈曲分析。结果表明:不同海况波浪载荷作用下塔顶位移响应及等效应力峰值远小于风及风浪联合作用,其中风浪联合作用下风力机塔顶位移响应及等效应力略小于风载荷;波浪载荷对风载荷引起的单桩式风力机动力学响应具有一定抑制作用,此外相较于波浪载荷,风载荷为控制载荷;风载荷与风浪联合作用下风力机等效应力峰值位于塔顶与机舱连接处,波浪载荷风力机等效应力峰值位于支撑结构与桩基连接处;仅以风载荷预估风力机塔架疲劳寿命将导致预估不足;随着波浪载荷的增大,风力机失稳风险加大,波浪载荷不可忽略;不同海况下,风浪联合作用局部屈曲区域位于塔架中下端,在风力机抗风浪设计时,应重点关注此处;变桨效应可大幅降低风力机动力学响应、疲劳损伤及发生屈曲的风险。

摘要：海洋平台起重机在正常服役期间通常会受到除工作载荷之外的环境载荷的严重影响,而以往对海洋平台起重机的研究都着重于考虑工作载荷的作用,对此,文中对环境载荷中破坏力较大的随机波浪载荷进行模拟计算。首先基于JONSWAP谱采用WAWS法对波浪载荷进行模拟,在验证方法的正确性后计算了海洋平台在随机波浪载荷作用下的运动响应;然后将海洋平台加速度谱作为输入计算了起重机臂架的瞬态动力学响应,得到了随机波浪载荷作用时起重机臂架的薄弱部位,从而可以在设计或者生产制造时对相应的部位进行加强。