天津大学刘衡获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电结构腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法及其应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119962286B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411953523.8,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电结构腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法及其应用是由刘衡;宗亮;丁阳;李忠献设计研发完成,并于2024-12-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电结构腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法及其应用在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法及其应用。所述方法包括:确定外荷载,计算结构相应,建立精细化模型,获取应力时程,计算疲劳损伤,确定腐蚀分布,调整材料性能,以及进行迭代计算。所述方法能够考虑服役状态下海上风电风机的运行作用,及腐蚀疲劳损伤后材料力学性能退化的影响。本发明既可用于在役海上风电结构的腐蚀疲劳损伤评估,也可用于海上风电结构腐蚀疲劳设计。
本发明授权考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电结构腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法及其应用在权利要求书中公布了:1.一种考虑风机运行及损伤后性能退化的海上风电结构腐蚀疲劳损伤评估与寿命预测方法,其特征在于,所述方法考虑了服役状态风-波流-结构及风机运行作用下海上风电导管架荷载时程,结合精细化有限元模型分析,实现了腐蚀疲劳损伤位置识别与损伤计算,结合损伤后材料性能退化模型,考虑了服役期间材料损伤后性能退化影响,实现了海上风电结构腐蚀疲劳寿命预测;所述方法包括: a根据海上风电服役地点及风机信息外荷载参数,生成时长为dT的风场,并在OpenFAST软件中建立海上风电模型; b基于OpenFAST计算风-波流-结构-风机运行耦合作用下海上风电结构在dT1时间内的响应,提取塔筒顶部位移及力边界条件; c在ABAQUS中建立结构精细化有限元模型,在塔筒顶部输入步骤b中提取的边界条件,计算海上风电结构dT1时间内应力分布; d根据自然大气腐蚀试验数据或经验公式,建立所评估钢结构钢材在其服役环境下,自然大气腐蚀程度发展函数规律wt;根据腐蚀后高周疲劳试验或经验公式,基于连续介质损伤力学,建立不同腐蚀程度下钢材非线性损伤演化模型,标定各腐蚀程度下损伤演化模型参数C,β,并建立其与腐蚀程度的函数关系Cw,βw,其中Cw,βw通过腐蚀程度w的钢材疲劳试验数据由式1得到: e根据应力分布特征识别疲劳易损位置,提取此处应力时程,并结合雨流计数法与连续介质力学计算dT1时间内腐蚀疲劳损伤Ds1,根据已计算时间及腐蚀发展模型确定结构各区域构件腐蚀程度w;其中,结合构造类别与应力分布情况,确定疲劳易损位置,提取此处应力时程,通过雨流计数法统计获取应力幅序列S1;单次荷载循环产生的疲劳损伤增量由式2计算得到: 其中Smax,Smin为S1中各应力幅最大应力与最小应力,N为各应力幅对应的次数;计算服役dT1时间内标准应力幅序列产生疲劳损伤Ds1,计算一年内包含dT1数量n,计算一年内损伤dD1=n·Ds1,重复此过程并累积计算总疲劳损伤DT=∑dDi、总服役时长T=∑dTi及腐蚀程度wT,其中 f根据腐蚀疲劳损伤DT、腐蚀程度wT分布情况及腐蚀疲劳损伤后材料性能退化模型调整OpenFAST中材料参数,并重新计算服役状态结构响应; g重复a~e直至腐蚀疲劳损伤DT=1,结构发生腐蚀疲劳破坏,此时总服役时间T为结构在服役环境下考虑风机运行及损伤后性能退化的腐蚀疲劳寿命。
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