【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电，具体涉及一种复合筒基础与土体作用的模拟方法、存储介质及电子设备。
技术介绍
1、我国大量海上风电项目紧邻东南沿海地震带和环太平洋地震带，地震活动频繁。复杂海域环境风电基础地震响应引起了风电领域科研和设计人员的广泛关注。地震荷载一般直接作用于基础周围的土体，如果单独分析上部结构的地震反应，而忽略基础-土体动力相互作用的影响，计算结果通常会出现显著偏差，特别是基础底部土体刚度相对于结构刚度较软的情况下，例如我国东南沿海地区。大量现场测试实验证明了，基础-土体动力相互作用在地震响应分析中的关键作用。
2、目前，海上风电基础-土体相互作用模拟方法主要分为两种，一种是直接将结构底部约束看作固定端，忽略基础-土体相互作用对于结构力学响应的影响，该方法常被结构工程师采用，这种方法虽然大大简化了实际工程问题，计算效率得到巨大飞跃，但忽视基础-土体相互作用，直接将结构底部固定，是对整个系统刚度的简单估算，使得计算结果的准确性大打折扣，尤其有较大可能高估风机的自振频率，这样的误差严重影响了正常的结构设计。另一种是三维实体建模方法，通过严格模拟整个海上风电支撑结构-地基基础系统考虑基础-土体相互作用，例如采用有限元软件abaqus、sap2000等，将支撑结构、基础及土体通过结构单元、实体单元及接触面单元进行模拟，并采用不同的本构模型对不同单元的应力-应变特征进行描述；或采用弹簧、阻尼等不同约束形式（如p-y弹簧法等）模拟基础-土体动力相互作用，从而得到更为符合实测的计算结果然，然而三维实体建模方法存在建模复杂，计
技术实现思路
1、有鉴于此，面对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种复合筒基础与土体作用的模拟方法、存储介质及电子设备，考虑基础-土体相互作用以保证计算结果的准确性，同时不需要建立复杂的三维实体模型，具有兼顾计算准确性及效率的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种复合筒基础与土体作用的模拟方法，用于模拟海上复合筒基础与土体动力相互作用，包括以下步骤：
3、s1、使用四种弹簧模型来模拟土体与复合筒基础之间的相互作用，包括：沿复合筒基础埋深方向分布的横向水平复弹簧，用于描述水平位移与横向土反力的关系；沿复合筒基础埋深方向分布的横向摇摆复弹簧，用于描述转角与弯矩的关系；复合筒基础底部的集中水平复弹簧，用于描述水平位移与基础底部总水平剪力的关系；复合筒基础底部的集中摇摆复弹簧，用于描述转角与基础倾覆力矩的关系；
4、s2、建立频域中的土体-复合筒基础三维分析模型，计算复合筒基础的阻抗函数，包括：
5、s21、确定复合筒基础的相关物理力学参数：
6、s211、确定复合筒基础的基本物理力学参数，包括直径、高度、埋深、质量、以及复合筒基础相对于质心的转动惯量，其中，直径、高度和埋深的单位为米，质量的单位为千克；转动惯量的单位是千克·平方米；
7、s212、基于复合筒基础的基本物理力学参数，计算复合筒基础阻抗求解所需的其他物理力学参数，包括：基础底面面积，单位为平方米；惯性矩，单位为米的四次方；基础侧壁与土体的总接触面积，单位为平方米；基础平行于加载方向的侧壁与土体接触面积，单位为平方米；垂直于加载方向的侧壁与土体的接触面积，单位为平方米；基础所有表面在离平面旋转轴上实际剪切土体的极惯性矩总和，单位为米的四次方；基础所有表面在平行于旋转轴的基轴上实际压缩土体的转动惯量的总和，单位为米的四次方；垂直于加载方向的侧壁与土体的接触面积与复合筒基础中心轴的距离，单位为米；
8、s22、确定复合筒基础所在土体的相关物理力学参数：
9、s221、确定土体的基本物理力学参数，包括：压缩模量，单位为帕；土体密度，单位为千克每立方米；泊松比，为无量纲；
10、s222、计算其他物理力学参数，包括：土体弹性模量，单位为帕；剪切模量，单位为帕；剪切波速，单位为米/秒；lysmer's analog速度，单位为米/秒；
11、s23、计算复合筒基础底部的集中水平复弹簧的参数和集中摇摆复弹簧的参数：
12、s231、参数计算：
13、，
14、，
15、，
16、，
17、其中，表示明置基础水平静刚度，单位为牛顿/米，表示明置基础水平动刚度系数，表示虚数单元，表示圆频率，单位为rad/s，表示明置基础水平阻尼系数，同时反映土体辐射阻尼及材料阻尼；表示明置基础水平辐射阻尼系数；表示滞回阻尼，单位无量纲，选取范围0.03~0.06；
18、s232、参数计算：
19、，
20、，
21、，
22、，
23、，
24、，
25、，
26、其中，表示明置基础摇摆静刚度，单位为牛顿/米，表示明置基础摇摆动刚度系数，表示圆频率的无量纲化形式，表示明置基础摇摆阻尼系数，同时反映土体辐射阻尼及材料阻尼，表示明置基础摇摆辐射阻尼系数，表示辐射阻尼计算系数；
27、s24、计算复合筒基础侧壁分布的横向水平复弹簧的参数，以及横向摇摆复弹簧的参数：
28、，
29、，
30、，
31、，
32、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>i</mi><mrow><mi>tw</mi><mi>,</mi><mi>circular</mi></mrow></msub><mi>=</mi><mi>(</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mn>0</mn><mi>.</mi><mn>21</mn><mi>(</mi><mfrac><mi>d</mi><mi>b</mi></mfrac><msup><mi>)</mi><mrow><mn>0</mn><mi>.</mi><mn>5</mn></mrow></msup><mo>+</mo><mn>1&本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合筒基础与土体作用的模拟方法，用于模拟海上风电复合筒基础与土体动力相互作用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤S212中，计算方式包括：，，，，，，，。
3.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤S222中，计算方式包括：，，，，其中，为经验系数。
4.根据权利要求3所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤S222中，取3.5。
5.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤S231中，。
6.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤S4中，复合筒基础的上部结构所关心的频率范围选择0~3Hz。
7.一种存储介质，其上存储有计算机程序，可进行读取，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
【技术特征摘要】
1.一种复合筒基础与土体作用的模拟方法，用于模拟海上风电复合筒基础与土体动力相互作用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤s212中，计算方式包括：，，，，，，，。
3.根据权利要求1所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤s222中，计算方式包括：，，，，其中，为经验系数。
4.根据权利要求3所述的复合筒基础与土体作用的模拟方法，其特征在于：所述步骤s222中，取3...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈盼盼，林琳，林毅峰，梁发云，贾肖静，赵仕伦，王琛，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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