基于统计线性化及改进频带法的海上浮式风机塔底疲劳分析

作     者：李书进 叶樊怡 

作者机构：武汉理工大学土木工程与建筑学院 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52378313) 

主　　题：浮式风机 疲劳性能 多峰响应谱 频带法 统计线性化 

摘      要：针对海上浮式风机疲劳分析中存在的计算成本过高和结果误差大等问题，提出了一种基于统计线性化和改进频带法的计算方法对风机塔底疲劳性能进行分析。在该方法中通过引入统计线性化算法对浮式风机非线性耦合动力模型进行处理，以提高热点应力的计算效率。同时对传统频带法加以改进，对其中应力幅度的概率密度函数进行修正，使其精准反映浮式风机应力响应谱的多峰特性，提高疲劳分析准确度。以Spar型海上浮式风机为例，用所提方法对其在波浪耦合作用下的塔底疲劳性能进行了分析，同时对方法的准确性和可行性进行验证。结果表明，采用本文所提方法可使浮式风机热点应力的计算效率提升4到5个数量级，且疲劳损伤的计算精度和相对误差均较传统频带法有大幅度的改良，特别是对谱宽系数较大的海况，是一种能对浮式风机的疲劳性能进行精准分析且高效的方法，可用于海上浮式风机疲劳问题的快速评估。