二階波浪載荷
關注創建者：姜講蔣醬 創建時間：2023-02-22
二階波浪載荷的視頻教程
HAWC2的應用與開發(2)-網站安裝及其框架內容
HAWC2是以載荷計算為主體的仿真軟件，將外部條件與機組運行狀態相關聯。外部條件可包括風況、波浪、土壤特性的輸入，施加的載荷通過氣動、水動、結構等模型計算相互作用。 本期主要針對HAWC2軟件的資源獲取、安裝、使用、輸入文件內容框架以及后處理相關過程進行介紹： 一、HAWC2官網內容 二、HAWC2的安裝與調用 三、HAWC2輸入文件的內容框架 四、算例的可視化與后處理
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HyperMesh+Optistruct有限元分析初級教程
第一講：平板邊緣施加固定約束，中心螺栓孔施加載荷，比較節點施加載荷與RB2鏈接節點后施加總載荷對結果的影響； 第二講：Optistruct進行模態分析的設置過程，如何查看每階模態的有效貢獻質量，計算模態質量貢獻率； 第三講：以移動電源為例，模擬電芯受熱膨脹擠壓外殼； 第四講：使用了2種方法進行慣性釋放分析，非別為建立虛約束和無虛約束的情況，對比了兩種方法對結果的影響； 第五講：詳細給出了線性屈曲分析的操作過程
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HAWC2的應用與開發-軟件功能介紹
外部條件可包括風況、波浪、土壤特性的輸入，施加的載荷通過氣動、水動、結構等模型計算相互作用。 本欄目將針對HAWC2的功能介紹和實際操作進行詳細的教學，后續也會推出更多風電行業相關的技術教學。感興趣的小伙伴，可以掃碼關注微信公眾號。
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二階波浪載荷的實例教程
二、分析方法和流程
躉船水動力通過AQWA計算，系泊通過Orcaflex計算。系泊分析遵循API-RP-2SK規范進行，分為如下步驟：
1.使用AQWA-Line對平臺進行水動力計算，給出平臺的一階、二階波浪載荷，輻射阻尼、幅值相應算子RAO。使用全QTF法得出全QTF矩陣，以便對比分析是否存在二階淺水效應；
2.將AQWA-Line得到的水動力分析數據輸入到Orcaflex里面，建立系泊分析模型；
3.對比不同二階載荷分析方法計算結果，分析是否存在二階淺水效應；
4.針對設計海況進行系泊 ，考慮到平臺本身和系泊系統的對稱性，計算環境來向角度分別為0°、45°、90°。風浪流均為共線同一方向。根據API-RP-2SK推薦做法，每個工況進行5次不同波浪種子的計算，每次計算為3個小時。5次計算的平均值作為設計結果。分析工況包括平臺系泊系統完整工況及單根系泊纜破斷兩個主要工況。
三、分析結果
計算了三個環境來向作用下系泊系統完整、單根纜繩破斷狀態下系泊纜張力計平臺運動情況。平臺較小，運動性能較差，呈現隨波運動的特征；考慮到水深較淺，計算中分析了二階淺水效應的敏感程度，計算結果表明：由于平臺較小，波高較小，二階淺水效應并不明顯，使用Newman近似法可以得到較為精確地結果；考慮到平臺運動較為劇烈，系泊系統設計時加大了錨鏈尺寸并采用4X2的系泊方式，計算結果表明系泊系統能夠滿足要求。系泊纜受力量級在20噸以下，還是很小的。下圖為典型系泊纜張力時域曲線
展開 浮式風力機數值模型建立方法
目前,對于風力機氣動載荷的計算大多采用葉素-動量理論,盡管該方法無法給出葉片翼型附近的流場信息,但是,其計算簡便效率高,廣泛應用于浮式風力機工程計算。水動力載荷的分析則主要基于三維勢流理論,采用海洋工程領域常用的水動力分析軟件求解浮體水動力系數,進而進行時域水動力分析。由于三維勢流理論無法考慮浮體的黏性效應,軟件采用Morison方程的拖曳項模擬浮式風力機的黏性阻尼。
浮式風力機系統結構形式復雜,既包括了葉片、塔柱和傳動軸等柔性構件,又包括了機艙和浮式基礎等剛性結構。因此,不同數值仿真軟件對于浮式風力機系統結構動力學模型的建立區別較大。目前,對于浮式風力機整體結構采用的建模方法主要有多體方法和有限元方法,對于葉片和塔柱等彈性體動力響應的求解則主要采用模態法和有限元方法。
海上浮式風力機數值仿真模型建立
本文以某浮式風力機工程項目為例,針對海上浮式風力機工程樣機在數值仿真過程中的關鍵技術進行研究。浮式風力機系統的結構形式如圖1所示,整個系統上部設置7.25MW風力發電機,底部采用四立柱半潛型浮式基礎。系泊系統的布置情況如圖2所示,在每個邊立柱的底部設置3根系泊錨鏈,采用3×3的懸鏈線式系泊。
圖1 浮式風力機結構示意圖
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圖2 浮式風力機系泊系統布置圖
水動力模型的建立
在AQWA中建立浮式基礎的水動力模型如圖3所示。基于三維勢流理論計算浮式基礎的水動力系數,包括靜水恢復力系數、附加質量和阻尼系數以及一階和二階波浪載荷傳遞函數,其中0°入射方向下一階波浪載荷傳遞函數的計算結果如圖4所示。
圖3 浮式基礎水動力模型
圖4 波浪入射方向為0°時的一階波浪載荷傳遞函數
動力響應分析
建立海上浮式風力機數值仿真模型,計算極端停機工況下浮式風力機的運動響應。
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規范的使用操作：嚴禁超負荷使用（通常不超過額定載荷的80%）。工件和設備應盡量均勻放置，避免長期集中載荷。緊固T型槽螺栓前，務必清理干凈槽內鐵屑，并采用對角交替、逐步加力的方式擰緊，防止產生新的變形。
科學的日常養護：每日工作結束后清理地軌表面的鐵屑和灰塵。定期（如每周）涂抹防銹油或潤滑脂。
柔度越小，結構在該載荷下的剛度越大，抵抗變形的能力越強。
3. 多工況（Multi-Load Case）:
· 控制臂在實際工作中會同時承受多種載荷，例如：
· 垂直工況：來自地面的垂向沖擊力。（影響平順性）
· 制動工況：車輛制動時產生的縱向力。（影響制動穩定性）
· 轉彎工況：車輛過彎時產生的側向力。
第二步，將模型導入Ansys Workbench，劃分550438個高質量四面體網格（如圖2所示），確保應力與變形計算精度。第三步，施加溫度載荷與邊界條件：以22℃為常溫基準，分別模擬80℃（高溫極限）與?40℃（低溫極限）工況，固定后主筒端面以模擬實際裝配狀態。鏡頭各部件材料參數如表1所示，涵蓋密度、彈性模量、熱膨脹系數等關鍵指標，為精準仿真提供數據支撐。
二、關鍵步驟：布置支撐點
圓形平臺因其對稱形狀，支撐點布置有其獨特要求——通常按同心圓等距排列，以保證受力均勻。
常用支撐方案：
環形均布支撐（首和選方案）：墊鐵沿1-2個同心圓環等距布置。對于直徑較大的平臺，可在距中和心約2/3半徑處設置主支撐環，邊緣附近設輔助支撐環。
- **載荷與約束**：
- 約束：安裝螺栓孔固定（Fixed Support）。
- 載荷：氣缸內壓、往復慣性力、支座反力。
#### 2. 常規性能分析
**(1) 靜態強度/剛度分析**
- 求解：應力（Von Mises）、應變、位移。
在本次會議中，您將了解由物理感知降階模型驅動的多物理場仿真、從芯片到系統的建模（chip-to-facility modeling）以及多保真數字孿生，如何在整個生命周期內實現可持續、高性能的數據中心。
用于將解變量輸運到新網格的方法是：一致的、單調的、（默認情況下）具有二階精度的，并且能守恒質量、動量和能量。此示例問題使用了自適應網格域的默認設置。
AI 驅動仿真：顛覆傳統，效率提升千倍
最新 HyperWorks 2026 深度融合幾何深度學習、GPU 加速降階建模（ROM）、物理 AI 技術，實現仿真范式革新Altair。
4mm
1.5mm
四邊形優先
高應力區加密
加強板
殼單元
5mm
2mm
混合網格
常規
鉸鏈座
四面體
2mm
1mm
二階單元
精度要求高
操作步驟：
在“網格”菜單中，選擇“2D網格劃分”
在彈出的“網格劃分參數”對話框中：
設置全局尺寸：5mm
二、圓形鑄鐵平臺注意事項與日常維護
（一）嚴禁事項
禁止在平臺上進行局部強和力焊接、撞擊或超載加載，以免破壞應力平衡與幾何精度。
重型工件應盡量放置在靠近支撐點的位置，避免在懸空區域集中施加載荷。
（二）特殊結構處理
對于中和心帶圓孔的環形平臺，支撐點應避開孔洞，并特別加強孔口周邊的剛性支撐。
（三）日常維護
定期（建議每季度）檢查平臺水平度與平面度。
