海上浮式风电开发具有空间利用合理、装备体系成熟、规模化商业开发前景好等优势，在海洋可再生能源领域倍受关注。当前，海上浮式风机正朝着高功率、大型化的趋势发展，叶片的展向长、柔性大，塔架和承载浮体的结构尺度及规模也随之提高，整体系统的变形、共振、颤振等结构动力学问题愈发突出。通过动力响应特征分析，保障高效稳定的获能效率和安全可靠的结构性能，则成为工程设计所追求的目标之一。
　　本文基于经典的结构动力学模态分析理论方法，以NREL5MW浮式风机系统为对象，研究了风机叶片独立的和在系统中的模态特征，并基于模态叠加原理分析了系统不同工况下的动力响应。首先，以铁摩辛柯梁和正交材料本构关系为基础，针对风机叶片的挥舞、摆振和扭转三个方向的非线性刚度进行了等效拟合，分析了叶片的各自由度的模态响应，并总结了相关规律;其次，采用对比分析手段，通过与固定基础条件下结构各阶固有频率和模态振型结果的比较，讨论了浮式基础动态摇荡对结构模态的影响。结果表明，叶轮的低速旋转对叶片结构模态影响有限，但是浮体边界对于塔架模态的影响很大;最后，利用前述分析得到的叶片一阶、二阶挥舞模态以及一阶摆振模态的振型结果，将振型曲线拟合，采用模态叠加法对5MW风机进行了动力响应分析，计算了多种作业海况下风机位移和载荷的响应极值，总结分析了系统运动和受力的应规律。其中，水动力和气动力载荷分析使用了FAST软件中的水动力和气动力分析模块。研究发现，叶片挥舞方向的受力和位移主要受浮体运动和风速影响，而摆振方向的力和位移则主要受到周期性变化的重力分量的影响。
　　本文针对浮式风机，提出的叶片多自由度刚度同时等效的方法和模态叠加分析，可以有效计及叶片的三维空间翼型和结构整体的响应特征，相比叶片的一维梁单元模拟、单自由度或有限自由度等效具有显著优势。通过与其他有限元方法为基础的动力分析结果验证表明，本文方法的等效处理和系统分析是有效和可靠的。本文通过叶片的等效刚度模拟，明确了浮体动态边界的影响，对海上浮式风机系统叶片动力特征的分析预报具有参考价值。