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作者：周陈炎;张佳宁;陈玲;
单位：南通理工学院船舶与海洋工程学院;大连海事大学船舶与海洋工程学院;
摘要：疲劳破坏是海上风机结构失效的主要模式之一，而高纬度海域由于存在海冰灾害，必须考虑冰载荷对风机结构的影响。以带抗冰锥体的5MW单桩式风机为对象，建立了一种风冰联合作用下的耦合数值模型。首先，根据叶素-动量（BEM）理论计算出风载荷时历。基于计算流体力学-离散元的耦合方法（CFD-DEM）构建出数值碎冰池，模拟出风机与碎冰之间的相互作用力。将风、冰载荷加载到风机有限元模型上进行瞬态动力学分析，获得各疲劳子工况下的热点应力。最后，根据S-N曲线的时域法计算得到评估位置的总疲劳损伤。结果表明：风速与结构疲劳损伤呈现正相关关系，但在切入风速和切出风速附近损伤增长率平缓。结构疲劳损伤对海冰漂速的敏感度与海冰密集度有关。风、冰载荷之间并不是相互独立，两者相互影响。本方法可为寒区风机的疲劳损伤评估提供一定的参考。
关键词：风冰耦合;;BEM;;CFD-DEM;;碎冰;;疲劳损伤
基金资助：江苏省高等学校自然科学研究项目(23KJD580004);; 南通市科技计划项目(MS2023088)
