海上风电作为资源丰富、无污染的可再生能源,具有广阔的发展空间。海上风机的支撑结构会直接受到波浪荷载、冰荷载以及风机组传来的风荷载的作用,对位于冰区的海上风机,冰荷载是主要的控制荷载,将对结构的安全性和使用寿命有显著的影响。除此之外海上风机在长期受到风浪荷载和冰荷载的作用,支撑结构往往容易产生严重的疲劳损伤,因此本文以单立柱三桩式海上风机为模型,将对单立柱三桩式海上风机受到冰荷载作用的动力响应和损伤以及海上风机的支撑结构受到冰荷载、风荷载和波浪荷载共同作用的疲劳损伤展开研究。首先研究了海洋冰排与不同形式刚性结构作用的破坏形式,计算得到相应的冰力值曲线,比较分析冰排在不同破坏形式下的破坏特征和冰力值。建立单立柱三桩式海上风机支撑结构的数值模型,研究冰排与海上风机支撑结构发生碰撞的动力响应。根据实际的冰况,分别研究了冰排厚度、冰排速率和冰排尺寸三种因素对支撑结构碰撞的影响,对支撑结构从单元应力情况、局部变形以及能量吸收三个方面展开分析。考虑了波浪载荷对海上风机受冰排碰撞的影响,采用基于S-ALE的流固耦合方法建立数值分析模型。对比研究了在有无流场作用下的数值分析结果,分别研究了海上风机支撑结构和冰排在流场中的运动响应,研究了不同冰排尺度在流场中的动力响应。根据实际海况,研究了不同波浪周期和波浪高度对冰排与支撑结构碰撞的影响。最后研究了海上风机支撑结构在海冰、风和波浪荷载的联合作用下的疲劳损伤,通过风速谱对风速的进行了模拟,计算得到风机叶片和塔架受到的风荷载,综合波浪荷载和冰荷载的作用,根据各海冰工况的分布规律,采用时程疲劳分析法和线性累积损伤准则,计算得到海上风机在设计寿命期内的疲劳损伤,从而推算出海上风机支撑结构在冰、风和波浪荷载联合作用下的疲劳寿命。