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龙图腾网恭喜浙江远算科技有限公司申请的专利基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法和系统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：CN118586091B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2024-11-12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：202411084224.5，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法和系统是由谭钰;付雨晨;戴扬;闵皆昇;吴健明设计研发完成，并于2024-08-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法和系统在说明书摘要公布了：本发明公开了基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法和系统，属于海上风电技术领域。现有的海上风电基础疲劳分析方法，忽略了桩土耦合动力学效应，且未给出考虑桩管的动力学波浪响应计算方法，因而无法对海上风电基础的服役寿命进行精准预测。本发明的基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法，充分考虑桩土耦合动力学效应以及桩管的动力学波浪响应，通过创建桩土耦合模型、上部应力响应模型、桩管应力响应模型和疲劳评估模型，对海上风电基础的疲劳信息进行准确计算，因而可以对海上风电基础的服役寿命进行精准预测，利于海上风电基础疲劳分析方案的推广使用，进而适用于对海上风电基础进行一体化仿真设计与快速迭代。

本发明授权基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法和系统在权利要求书中公布了：1.基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：利用先期创建的桩土耦合模型，对海上风电基础工程设计参数进行处理，得到包括上部结构和泥下桩结构的网格仿真对象；并基于土质参数，对网格仿真对象进行计算，得到桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵；步骤二：采用先期创建的上部应力响应模型，基于波浪变化周期以及动力学响应算法，对桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵进行耦合计算，得到上部结构的动力学响应结果；步骤三：通过先期创建的桩管应力响应模型，对上部结构的动力学响应结果进行处理，得到桩头点载荷；并通过非线性桩土耦合动力学算法，对桩头点载荷进行分析求解，得到全模型稳态应力响应结果集合；步骤四：基于先期创建的疲劳评估模型，根据全模型稳态应力响应结果集合，建立海上风电基础整体结构应力传递函数，并结合应力寿命曲线，计算海上风电基础的疲劳寿命信息，实现基于桩土耦合仿真的海上风电基础疲劳分析；步骤一：利用先期创建的桩土耦合模型，对海上风电基础工程设计参数进行处理，得到包括上部结构和泥下桩结构的网格仿真对象；并基于土质参数，对网格仿真对象进行计算，得到桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵的方法如下：步骤11，获取海上风电基础工程设计参数，其至少包括上部结构和泥下桩结构的截面类型、圆管截面外径以及壁厚、构件变截面过渡方式和杆件分段长度；根据海上风电基础工程设计参数，生成节点信息，并形成网格仿真对象；步骤12，根据场址地质勘察测定的土质参数，将各土层等效为侧向土弹簧、轴向土弹簧和弯曲方向土弹簧，并在桩底节点施加能够扭转和轴向移动的端部支撑土弹簧；土质参数包括土层高程划分、土质类型、地基反力模量、不排水抗剪强度和半极限强度应变参数；步骤13，将侧向土弹簧、轴向土弹簧、弯曲方向土弹簧以及端部支撑土弹簧施加在网格仿真对象上，得到各土弹簧力位移曲线；步骤14，在场址波浪散布图中选取水平正交方向的特征波周期和波高，生成波浪载荷；并将波浪载荷施加在侧向土弹簧、轴向土弹簧、弯曲方向土弹簧以及端部支撑土弹簧上，计算得到各土弹簧变形量；步骤15，根据各土弹簧力位移曲线，计算各土弹簧变形量对应的割线刚度信息，并使用超单元凝聚算法，计算得到桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵；步骤二：采用先期创建的上部应力响应模型，基于波浪变化周期以及动力学响应算法，对桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵进行耦合计算，得到上部结构的动力学响应结果的方法如下：步骤21，对网格仿真对象进行处理，形成仅包括上部结构而不含桩管的动力学计算网格，用于模态分析；通过离散单元的方式，将桩头点超单元刚度阵和桩头点超单元质量矩阵组装到动力学计算网格中，采用索伦森算法求解无右端项的动力学平衡方程得到上部结构固有频率和模态振型：步骤22，根据上部结构固有频率、模态振型和场址波浪散布信息，生成各波浪方向的波浪序列并计算各波周期的波浪力载荷时程；步骤23，将波浪力载荷时程进行快速傅立叶变换，得到波浪力频谱，将波浪力频谱代入结构谐响应动力学方程中，计算得到上部结构在周期性波浪力激励下的稳态广义位移响应；步骤24，将稳态广义位移响应转化为节点位移，并通过节点位移计算海上风电基础各构件的轴向应力和弯曲应力，得到应力结果；步骤25，将应力结果由频域变换到时域并在各频率上叠加，得到当前波周期波浪载荷激励下的稳态应力响应，即上部结构的动力学响应结果；步骤三：通过先期创建的桩管应力响应模型，对上部结构的动力学响应结果进行处理，得到桩头点载荷；并通过非线性桩土耦合动力学算法，对桩头点载荷进行分析求解，得到全模型稳态应力响应结果集合的方法如下：步骤31，根据上部结构的动力学响应结果，计算各波浪相位对应的各桩头点支反力和力矩，得到桩头点载荷：步骤32，去掉网格仿真对象中的上部结构，仅保留桩管网格和模拟桩土耦合效应的各土层土弹簧，构建缩减桩管模型，用于减少非线性桩土耦合静力计算的自由度数量；步骤33，在缩减桩管模型上加载桩头点载荷，并通过非线性桩土耦合静力计算得到泥下桩的各节点稳态应力响应；步骤34，将泥下桩的各节点稳态应力响应和上部结构的动力学响应结果进行汇总，得到关于海上风电基础的全模型稳态应力响应结果集合；步骤四：基于先期创建的疲劳评估模型，根据全模型稳态应力响应结果集合，建立海上风电基础整体结构应力传递函数，并结合应力寿命曲线，计算海上风电基础的疲劳寿命信息的方法如下：步骤41，根据全模型稳态应力响应结果集合，建立海上风电基础整体结构应力传递函数，用于表征海上风电基础上部结构及泥下桩构件节点和变截面位置的热点应力传递；步骤42，根据海上风电基础整体结构应力传递函数，计算圆管构件焊接节点和变截面节点处的热点应力；步骤43，根据场址各波浪方向的波浪散布图，计算各非零波高与波周期组合的波高功率谱；步骤44，基于热点应力以及波高功率谱，计算海上风电基础结构热点应力的疲劳损伤概率密度；同时，基于热点应力的幅值与最大循环次数，构建应力寿命曲线；步骤45，结合应力寿命曲线对疲劳损伤概率密度进行积分得到热点波浪谱疲劳损伤值：步骤46，根据热点波浪谱疲劳损伤值，预测服役寿命，得到海上风电基础的疲劳寿命信息。

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