摘要
常规的海上浮动风力发电机抗台风评估通常采用单一静止极端环境条件，尽管台风演化不同阶段的风浪特性存在显著差异。本研究针对台风"利奇马"的五个代表性阶段——前部外涡、前部眼墙、眼中心、后部眼墙和后部外涡区域，考察了VolturnUS-S半潜式平台支撑的IEA 15 MW参考风力机的结构薄弱点和强度性能。研究中构建了与阶段相关的风速廓线、湍流谱和波浪谱，并应用于全耦合气-水-伺服-弹性模型。所得整体运动和环境载荷被传递至壳有限元模型，用于时域载荷重构和本地应力评估。在所分析的各工况下，整体应力分布模式大体相似，但应力水平和应力范围差异显著。应力集中始终出现在立柱-浮筒连接处。应力集中区域1和3在所有载荷工况下均满足所采用的许用应力511 MPa，其中区域1在后部眼墙条件下达到493.2 MPa。相比之下，区域2在前部外涡、眼中心、后部眼墙和后部外涡条件下超过了许用应力。其最大von Mises应力在前部外涡条件下达到591.0 MPa，超出许用应力15.7%。眼中心条件在所选监测点处通常产生相对较低且空间分布均匀的应力，而后部眼墙条件在若干位置产生了显著增加的应力范围，表明循环载荷更为严重。这些结果表明，控制性结构强度条件并不一定与最大风速阶段一致，并突出了进行分阶段台风评估以及针对性加固侧立柱-浮筒连接的必要性。
