海上风机在工作期间,经常遭受风、浪等各种动力荷载作用,对风机基础结构的动力特性与疲劳损伤特性产生重要的影响,所以对风机基础进行动力学分析与疲劳分析,可为风机的优化设计提供有价值的参考。本文以NREL5MW单桩式海上风机为研究对象,分析风、浪作用下桩基础结构的动力特性与疲劳损伤特性。主要研究内容如下:一、计算不同工况下作用在海上风力发电机叶轮与塔架结构上的风载荷。利用谐波叠加法进行脉动风速的模拟,再进一步计算塔架上的随机风荷载,并应用叶素动量理论计算作用在风轮上的随机空气动力载荷。二、计算不同工况下作用在海上风力发电机桩基础结构上的波浪载荷。利用线性波浪叠加法与Morison公式计算得到波浪力。三、基于ABAQUS有限元分析软件建立海上风机单桩式支撑结构的三维有限元模型,进行支撑结构的模态分析,并将已经计算出的叶轮上的风机载荷、塔架上的风载荷与桩基上的波浪载荷加载到有限元模型上,进行不同工况下的瞬态动力学分析,得到风机支撑结构的自振特性与关键位置的动力响应。四、根据具体的结构与环境,选用合适的S-N曲线,并按照雨流计数法与Miner线性疲劳损伤分析方法,对风荷载与波浪荷载单独作用下的桩基础疲劳损伤进行计算,最后采用不同的方法对比分析结构在风浪荷载共同作用下的疲劳损伤值并得出比较合理的疲劳寿命估算值。