(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210953396.6 (22)申请日 2022.08.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115048708 A (43)申请公布日 2022.09.13 (73)专利权人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 专利权人 同济大学 (72)发明人 张泽超　王天鹏　张炜　徐海滨　 王卫　张洁　于光明　王浩　 陈志海　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 刘贺秋 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 113536648 A,2021.10.2 2 CN 106897554 A,2017.0 6.27 CN 112329287 A,2021.02.0 5 赖踊卿.软黏土地基海上风机大直径单桩水 平受荷特性与分析模型. 《中国博士学位 论文全 文数据库》 .202 2,(第04期),正文第167-169页 5.4-5.5节， 第170页-172页第6章6.1节， 第17 7 页-187页第6.3节第1段到第6.3.2节最后1段， 第 210-218页6.5节. 沈学明.P-y曲线法在海上风机单桩基础桩 土分析中的应用. 《中国水运(下半月)》 .2016, (第02期),全 文. 漆文刚等.冲刷对 海上风力机单桩基础水平 承载特性的影响. 《中国科 学:物理学 力学 天文 学》 .2016,(第12期),全 文. 徐亚洲等.基 于拟层流 风波生成机制的海浪 谱模型. 《海 洋工程》 .2012,(第0 01期),全 文. 审查员 张建 (54)发明名称 一种海上风机单桩基础的易损性评估方法 及装置 (57)摘要 本发明公开了一种海上风机单桩基础的易 损性评估方法及装置， 该方法包括： 采集海上风 电场位置 数据和风浪特征数据， 根据海上风电场 位置数据和风浪特征数据模拟风浪时间历程； 基 于风浪时间历程确定风浪动力荷载； 获取多个岩 土强度参数的单桩基础侧向土抗力数据， 并将风 浪动力荷载输入三维有限元模型， 将多个岩土强 度参数的单桩基础侧向土抗力数据作为三维有 限元模型的边界条件， 生 成单桩基础动力响应结 果； 给定单桩基础极限状态， 基于单桩基础动力 响应结果与单桩基础极限状态确定单桩基础的易损性。 本方法实现了对海上风机单桩基础的易 损性的准确分析。 权利要求书3页 说明书20页 附图7页 CN 115048708 B 2022.11.04 CN 115048708 B 1.一种海上风机单桩基础的易损性评估方法， 其特 征在于， 包括： 采集海上风电场位置数据和风浪特征数据， 根据 所述海上风电场 位置数据和所述风浪 特征数据模拟风浪时间历程； 其中， 所述 风浪时间历程包括波面时间历程和风速时间历程； 基于所述风浪时间历程确定风浪动力荷载； 其中， 所述风浪动力荷载包括波浪动力荷 载和风动力荷载； 获取多个岩土强度参数的单桩基础侧向土抗力数据， 并将所述风浪动力荷载输入三维 有限元模型， 将所述多个岩土强度参数的单桩基础侧向土抗力数据作为所述三维有限元模 型的边界条件， 生成单桩基础动力响应结果； 给定单桩基础 极限状态， 基于所述单桩基础动力响应结果与 所述单桩基础 极限状态确 定单桩基础的易损性； 所述根据所述海上风电场位置数据和所述 风浪特征数据模拟风浪时间历程， 包括： 将所述海上风电场 位置数据和所述风浪特征数据输入预设能量谱密度函数中， 生成波 浪谱密度函数和风速谱密度函数； 获取波浪初相位和波浪频率， 利用所述波浪初相位、 所述波浪频率以及所述波浪谱密 度函数生成波面时间历程； 获取风速初相位与风速频率， 利用所述风速初相位与 所述风速频率以及所述风速谱密 度函数生成风速时间历程； 所述利用所述波浪初相位、 所述波浪频率以及所述波浪谱密度函数生成波面时间历 程， 包括： 提取所述波浪谱密度函数的角频率范围， 将所述角频率范围等分为多个波浪频率区 间； 基于所述角频率范围的上限与下限和波浪频率区间份数确定波浪等分间距； 基于所述波浪初相位、 所述波浪频率、 所述波浪等分间距和所述波浪谱密度函数确定 所述波面时间历程。 2.根据权利要求1所述的一种 海上风机单桩基础的易损性评估方法， 其特征在于， 所述 利用所述 风速初相位与所述 风速频率以及所述 风速谱密度函数生成风速时间历程， 包括： 提取所述风速谱密度函数的脉动 风频率范围和风速幅角， 将所述脉动风频率范围等分 为多个风速频率区间； 基于所述脉动风频率范围的上限与下限和风速频率区间份数确定风速等分间距； 基于所述风速初相位、 所述风速频率、 所述风速幅角、 所述风速等分间距和所述风速谱 密度函数确定所述 风速时间历程。 3.根据权利要求1所述的一种 海上风机单桩基础的易损性评估方法， 其特征在于， 所述 基于所述 风浪时间历程确定风浪动力荷载， 包括： 获取空气密度、 叶片扫掠面积和轴向传导系数， 基于所述空气密度、 所述叶片扫掠面 积、 所述轴向传导系数和所述 风速时间历程确定风机叶片受力面的风荷载； 获取形状系数和塔架宽度， 基于所述空气密度、 所述形状系数、 所述塔架宽度和所述风 速时间历程确定塔架受力面的风荷载； 基于所述 风机叶片受力面的风荷载和所述塔架受力面的风荷载生成所述 风动力荷载。 4.根据权利要求3所述的一种 海上风机单桩基础的易损性评估方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115048708 B 2基于所述 风浪时间历程确定风浪动力荷载， 还 包括： 获取拖曳力、 柱体直径、 海水密度、 水质点运动的水平速度、 拖曳力的系数、 惯性力和惯 性力的系数， 基于所述波面时间历程、 所述拖 曳力、 所述柱体直径、 所述海水密度、 所述水质 点运动的水平速度、 所述拖曳力的系 数、 所述惯性力和所述惯性力的系 数确定所述波浪动 力荷载。 5.根据权利要求1所述的一种 海上风机单桩基础的易损性评估方法， 其特征在于， 所述 基于所述单桩基础动力响应结果与所述单桩基础极限状态确定单桩基础的易损性， 所述单 桩基础的易损性的计算公式如下： 上式中，P[·]表示单桩基础的易损性， EDP表示单桩基础动力响应结果， LS表示单桩基 础极限状态， IM表示风浪动力荷载， Coe f表示标定参数集合， 表示标准正态分布的累积 分布函数， 表示单桩基础动力响应结果的自然对数的数学期望， 表示 待标定的回归曲线标准差 。 6.一种海上风机单桩基础的易损性评估 装置， 其特 征在于， 包括： 模拟模块， 用于采集海上风电场位置数据和风浪特征数据， 根据所述海上风电场位置 数据和所述风浪特征数据模拟风浪时间历程； 其中， 所述风浪时间历程包括波面时间历程 和风速时间历程； 确定模块， 用于基于所述风浪时间历程确定风浪动力荷载； 其中， 所述风浪动力荷载包 括波浪动力荷载和风动力荷载； 生成模块， 用于获取多个岩土强度参数的单桩基础侧向土抗力数据， 并将所述风浪动 力荷载输入三维有限元模型， 将所述多个岩土强度参数的单桩基础侧向土抗力数据作为所 述三维有限元模型的边界条件， 生成单桩基础动力响应结果； 计算模块， 用于给定单桩基础极限状态， 基于所述单桩基础动力响应结果与所述单桩 基础极限状态确定单桩基础的易损性； 所述模拟模块， 包括： 第一生成子模块， 用于将所述海上风电场 位置数据和所述风浪特征数据输入预设能量 谱密度函数中， 生成波浪谱密度函数和风速谱密度函数； 第二生成子模块， 用于获取波浪初相位和波浪频率， 利用所述波浪初相位、 所述波浪频 率以及所述波浪谱密度函数生成波面时间历程； 第三生成子模块， 用于获取风速初相位与风速频率， 利用所述风速初相位与所述风速 频率以及所述 风速谱密度函数生成风速时间历程； 所述第二 生成子模块， 包括： 第一等分单元， 用于提取所述波浪谱密度函数的角频率范围， 将所述角频率范围等分 为多个波浪频率区间； 第一确定单元， 用于基于所述角频率范围的上限与下限和波浪频率区间份数确定波浪 等分间距； 第一获取单元， 用于基于所述波浪初相位、 所述波浪频率、 所述波浪等分间距和所述波权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115048708 B 3