引言
随着浮式海上风电（FOWT）行业的快速发展，计算机模拟成为设计和强度评估的重要工具。本文介绍了 DNV Sesam 软件套件中三种先进的时间域方法，旨在解决 FOWT 子结构分析的独特挑战。这些方法有助于准确预测风浪引起的耦合响应，最终为浮式海上风电的安全高效设计做出贡献。
方法论
Sesam 软件套件提供三种时间域结构分析工作流程：
- 直接载荷生成方法：这是一种时间步进方法，计算结构上的流体动力学压力场，然后执行动态或准静态时间域结构分析。
- 载荷重建方法：该方法使用预先计算的传递函数从刚性体运动和波浪数据中重建结构上的时域流体动力学压力场，然后执行动态或准静态结构分析。
- 响应重建方法：该方法使用预先计算的传递函数直接重建时域准静态结构响应，无需显式计算载荷和经典有限元分析。
选择方法的依据取决于结构和载荷条件的具体特征。对于准静态分析，响应重建是最有效的，而载荷重建在动态分析中提供了准确性和计算成本之间的良好平衡。
结果
本文使用 EMULF Delta Floater 模型比较了三种方法。结果表明，虽然不同方法获得的结果存在一些差异，但它们通常提供相似的疲劳损伤估计，特别是对于具有显著损伤的元件。
- 瞬态响应：所有三种方法在模拟瞬态响应方面都表现良好，但响应重建在瞬态后的一段时间内高估了应力。
- 结构动力学敏感性：通过比较准静态和动态结构分析的疲劳损伤结果，评估了 EMULF Delta Floater 的结构动力学敏感性。结果表明，该结构略微动力学敏感。
- 疲劳损伤：对于具有显著疲劳损伤的元件，三种不同方法给出的结果相当一致。
- 元件主应力：准静态应力通常比较合理。动态应力也相当好，但结果存在一些差异，例如瞬态、平均值和振荡。
结论
- 响应重建方法为准静态结构提供了与直接分析几乎相同的应力历史，并且计算效率更高。
- 载荷重建方法在动态分析中提供了与直接载荷生成方法几乎相同的载荷，但计算成本显著降低，因此是评估结构动力学敏感性的实用替代方案。
- 直接载荷生成方法必须在非线性行流体动力学压力的影响相关时使用，也可以用作比较其他方法结果的基线。
附录
- 附录 A：提供 Python 脚本，用于自动比较使用不同方法获得的结果。
- 附录 B：提供有关载荷和响应重建方法在 Sesam 软件套件中实现的更多技术细节。
- 附录 C：提供有关疲劳极限状态后处理的更多详细信息。
