基于OpenFAST-UnityDyn耦合框架的海上风电导管架基础时域极限承载力分析与结构完整性评估

本文推荐：该研究创新性地开发了UnityDyn模块，与OpenFAST实现全耦合气动-水-伺服-结构（AHSS）时域仿真，基于API RP-2A标准对IEA 15 MW风机导管架基础进行极限状态（ULS）应力比评估。研究揭示了气动载荷对支腿构件与波浪力对斜撑的差异化影响，为海上风电结构设计提供了高效（87小时→60秒）的自动化分析工具链。

　　

亮点

本研究成功开发的UnityDyn模块与OpenFAST无缝集成，实现了导管架基础在时域下的全耦合（fully coupled）结构完整性评估。关键发现包括：

• 与传统单向耦合方法相比，该方案能精准捕捉气动-水动力（aero-hydrodynamic）非线性交互作用

• 基于API RP-2A的13项应力比（stress ratio）实时计算模块，运算效率提升5,220倍

结论

• 气动载荷（aerodynamic loads）显著影响支腿构件应力比，而波浪力（hydrodynamic forces）主导斜撑响应

• 中部导管架支腿出现最高应力比，证实风致载荷（wind-induced loads）对支腿的关键影响

• UnityDyn在完全耦合仿真环境中能有效捕捉瞬态结构响应（transient structural responses）

（注：原文为工程力学领域内容，翻译时在保持专业性的基础上，通过"精准捕捉""主导""证实"等动词增强表述生动性，并采用"模块""方案"等符合工程学科习惯的措辞）