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摘要:目的 海上风电整个使用期内主要受到较大的随机荷载作用，抗疲劳设计是海上风电基础结构设计中的重要内容。目前计算疲劳损伤普遍采用的等效疲劳荷载法的适用性存疑，文章将对该方法进行评估。方法 简单回顾等效疲劳荷载设计法，在理论上分析其适用性。基于NREL 5 MW风机及虚拟的勘察资料，利用拟动力法和等效疲劳荷载法，计算导管架的某一节点的疲劳损伤。结果 等效疲劳荷载理论上仅在一维应力状态下才严格成立，数值模拟表明该方法会高估疲劳损伤。结论 等效疲劳荷载会高估疲劳损伤，可采用拟动力法计算疲劳损伤，但拟动力法的精确性需进一步评估。Abstract:
[Introduction] Offshre wind turbine support structure is under large stochastic loads within the whole design life, thus fatigue design is an important subject. The Equivalent Fatigue Static Load Method (EFSLM) is widely used in calculating the cumulative fatigue damage, while this method is questionable and is studied in this research. Method After a short review of EFSLM, its application scope was analysed theothetically. Based on NREL 5 MW wind turbine model and pseudo survey data, the quasi-dynamic method and EFSLM were used in calculating the cumulative fatigue damamge of a joint.Result EFSLM is accurate only if the 1st principle stress is linear proportion to loads. Numerical simulation results indicate that EFSLM over estimates the cumulative fatigue damage.Conclusion EFSLM over estimates the cumulative fatigue damage and the quasi-dynamic method is an alternative method, while, the accuracy of which needs further studies. -
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图 2 第一主应力的叠加和叠加应力状态的第一主应力
Figure 2. The summation of two 1st principle stresses vs. the 1st principle stress of summation of 2 stress states
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图 3 NREL 5 MW风机及导管架Bladed模型（以导管架模型为例）
Figure 3. Bladed model of NREL 5 MW Wind Turbine and jacket foundation
表 1 NREL 5 MW机组基本数据
Table 1
Configurations of NREL 5 MW wind turbine 机组参数 数据 额定功率/MW 5 风轮方向、叶片数 上风向，3叶片 控制 变速，同步变桨 传动链 高速，多级齿轮箱 风轮直径、轮毂直径/m 126，3 轮毂高度/m 90（距离塔底） 切入、额定、切出风速/（m·s-1） 3，11.4，25 切入、额定风轮转速/ rpm 6.9，12.1 额定叶尖速/（m·s-1） 80 风轮外挑/m、主轴倾斜度/（o）、风轮锥度/（o） 5，5，2.5 风轮质量/kg 110 000 机舱质量/kg 240 000 塔筒质量/kg 347 460 整体质心坐标/m -0.2，0.0，64.0 
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表 2 疲劳计算的方法
Table 2
Cumulative fatigue damages by different methods 方法 线性累计损伤 法兰面等效疲劳荷载（应力集中系数取1.5） 0.002 6 子结构拟动力法 0.002 1
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