一种海上浮式风机基础结构及其模型的构建方法和系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115107942A(43)申请公布日2022.09.27(21)申请号202210829854.5(22)申请日2022.07.15(71)申请人中国海洋大学地址266100山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人方辉马浩杰段利亚刘勇李华军(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师张明明(51)Int.Cl.B63B35/44(2006.01)B63B71/10(2020.01)G06F30/23(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种海上浮式风机基础结构及其模型的构建方法和系统(57)摘要本发明公开了一种海上浮式风机基础结构及其模型的构建方法和系统，涉及海上风电结构技术领域，本发明在材料尺度，建立了超高性能混凝土代表体元模型，以此获取超高性能混凝土的屈服行为，在构件尺度，建立超高性能混凝土蜂窝结构代表体元模型，以此获取超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为；通过超高性能混凝土的屈服行为和超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为获取屈服参数来构建蜂窝结构均匀化的连续介质等效模型，将该蜂窝结构均匀化的连续介质等效模型应用于海上浮式风机基础结构模型的承载计算与强度校核，从而实现了超高性能混泥土、蜂窝结构、风机基础结构的多尺度耦合，实现了海上浮式风机基础结构模型的优化设计。CN115107942ACN115107942A权利要求书1/3页1.一种海上浮式风机基础结构，其特征在于，包括中空的星型浮力支架以及设置在所述星型浮力支架中心的中心立柱；所述星型浮力支架的中空部分嵌入有超高性能混泥土蜂窝结构，以使得浮式基础机构能够为风机提供支撑和浮力。2.一种海上浮式风机基础结构模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立超高性能混凝土代表体元模型，施加周期性边界条件并进行有限元分析，得到超高性能混凝土的屈服行为；基于所述超高性能混凝土的屈服行为，获取超高性能混凝土的目标屈服行为；步骤二：建立超高性能混凝土蜂窝结构代表体元模型，施加周期性边界条件并进行有限元分析，得到超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为，基于所述超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为，确定夹层结构中超高性能混凝土蜂窝的目标屈服行为，用于海上浮式风机基础结构模型的强度校核中强度判断；步骤三：基于所述超高性能混凝土的目标屈服行为获得所述超高性能混凝土蜂窝结构的目标屈服行为，构建蜂窝结构均匀化的连续介质等效模型，将所述蜂窝结构均匀化的连续介质等效模型应用于海上浮式风机基础结构模型的承载计算与强度校核；所述蜂窝结构均匀化的连续介质等效模型包括弹性参数和屈服参数，其中弹性参数为弹性模量，屈服参数为屈服应力和屈服面。3.根据权利要求1所述的一种海上浮式风机基础结构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤一中，建立超高性能混凝土代表体元模型，施加周期性边界条件并进行有限元分析，得到超高性能混凝土的目标屈服行为的方法包括：建立超高性能混凝土代表体元模型；对所述超高性能混凝土代表体元模型施加周期性边界条件并在任意两个方向施加不同的位移荷载，得到所述超高性能混凝土不同的力‑位移曲线；根据所述超高性能混凝土不同的力‑位移曲线得到超高性能混凝土不同的屈服点，基于超高性能混凝土不同的屈服点得到超高性能混凝土的目标屈服行为。4.根据权利要求1所述的一种海上浮式风机基础结构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤二中，建立超高性能混凝土蜂窝结构代表体元模型，施加周期性边界条件并进行有限元分析，得到超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为的方法包括：建立超高性能混凝土蜂窝结构代表体元模型；对所述超高性能混凝土蜂窝结构代表体元模型施加周期性边界条件并在任意两个方向施加不同的位移荷载，得到所超高性能混凝土蜂窝结构不同的力‑位移曲线；根据所述超高性能混凝土蜂窝结构不同的力‑位移曲线得到不同的屈服点，基于不同的屈服点得到超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为。5.根据权利要求4所述的一种海上浮式风机基础结构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤二中，基于所述超高性能混凝土蜂窝结构的屈服行为，确定夹层结构中超高性能混凝土蜂窝的目标屈服行为的方法包括：建立超高性能混凝土蜂窝夹层梁的数值模型；在超高性能混凝土蜂窝夹层梁的数值模型底部施加弹性地基约束、顶部施加均布荷载，进行有限元分析，得到超高性能混凝土蜂窝夹层梁的屈服行为；2CN115107942A权利要求书2/3页基于超高性能混凝土蜂窝夹层梁的屈服行为，根据超高性能混凝土蜂窝结构典型承载状态下应力场特征，确定夹层结构中超高性能混凝土蜂窝的目标屈服行为。6.根据权利要求1所述的一种海上浮式风机基础结构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤三中，基于