海上浮式风机可以为蕴藏丰富的深海风能开发提供有效的解决方案,是目前全球范围内最有开发潜力的新型风电技术。而海上浮式风机一般情况下都安装在离岸式浮式基础平台上,因此浮式基础的稳定性在很大程度上会影响到浮式风机的运行效果以及发电设备运行的安全性。由于耦合非线性因素的存在,使得当平台遭遇到长周期涌浪时将出现复杂的非线性耦合共振现象,导致平台主体运动的失稳和系缆张力的突然增大,危及平台的作业安全。本文在比较各种现有的Spar型浮式基础平台优缺点的基础上,通过改良垂荡板、桁架结构以及浮力舱等基础结构,设计出一种新型的桁架式Spar浮式基础平台,并以此作为研究对象,从平台非线性稳定性和耦合动力学响应这两个方面展开研究。基于刚体动力学理论推导得到了平台垂荡、纵荡、纵摇三自由度的耦合运动方程,并在此基础上考虑垂荡与纵摇的耦合关系,以及静稳性高和排水体积的变化,建立了Spar平台纵摇运动非线性Mathieu方程,研究了Spar平台纵摇运动的稳定性问题。根据Floquet理论求出了平凡解与周期解的稳定域,得到了Mathieu稳定性图谱,并选取稳定域和不稳定域中的三个点进行数值模拟验证,然后分析其解的稳定性和局部分岔特性。应用多尺度法求得了当平台纵摇运动处于主参数共振情况时的二阶定常摄动解,将摄动解同采用Runge-Kutta数值积分法获得的数值解进行对比,证明了摄动解的正确性。利用水动力学分析软件AQWA建立了浮式基础平台及系泊系统耦合仿真模型,从频域和时域这两个方面对浮式基础及系泊系统的动力学响应进行了900s的数值模拟计算。结果表明:在同一海况背景下,风浪联合作用下的平台运动响应比单独波浪作用下的平台运动响应更显著。改变风浪入射角的方向对垂荡运动响应几乎没有影响,但对纵摇运动响应有显著影响;在不同海况背景下,浮式基础在在风浪联合作用下垂荡-纵摇动力学响应随着海况背景的恶劣越来越显著,其最大垂荡位移达到2.007m,最大纵摇角位移达到0.069rad,但其仍然在允许范围内,满足稳定性要求。三根锚链的张力大小随着海况背景的恶劣而增大,但其最大的锚链张力仍在张力允许范围内。