半潜式海洋平台作为深海油气开发的主力装备,深海作业环境复杂多变,与平台结构安全有关的环境因素以波浪和海洋风为主,平台结构的动态响应复杂,其结构强度和热点处的疲劳损伤会直接影响平台全寿命周期的安全性。为了保证平台安全可靠的运营,开展随机风-波浪荷载作用下的平台动态响应分析具有重要的意义。本文以第六代半潜式海洋平台为研究对象,研究了随机风-波浪时程数值模拟方法和平台结构动态响应的数值计算理论与方法,着重分析了随机风-波浪作用对平台的运动响应、结构动力响应和疲劳损伤的动态影响。本文主要研究工作包括:随机风-波浪荷载的模拟理论与方法。研究了海洋风和波浪的能量传递机制,揭示了脉动风平均风速和波浪有效波高的关系,运用功率谱描述了具有一定耦联关系的随机风和波浪。提出了三种数值模拟方法—修正傅里叶法、混合模拟方法和改进混合模拟方法,改善了传统方法中线性滤波法计算精度低和谐波叠加法计算效率低的不足,为本文模拟随机风、波浪时程数据提供了高效高精度的数值模拟方法。半潜式海洋平台的风场和波浪场分析。系统开展了平台出水部分的风场分析,揭示了不同风向角和平台倾角下平台风压分布和风载合力规律,并计算了结构表面的风压时程数据。系统开展了平台水面以下部分的波浪场分析,探讨了随机波浪作用下结构形式对平台拖航性能和水动力性能的影响,并计算了结构表面的波浪压力时程数据。半潜式海洋平台在随机风-波浪作用下的结构动力响应分析。提出了半潜式海洋平台参数化建模方法,综合运用VC++和ANSYS/APDL建立半潜式海洋平台有限元模型。研究了不同短期海况条件下风-波浪入射角和平台倾角与平台的结构动力响应的规律,进一步分析了横撑破损对平台结构动力响应的影响。半潜式海洋平台在随机风-波浪作用下的疲劳损伤评估。加入改进雨流技术法和海况组合分析法,提出了改进时域分析法,揭示了风-波浪入射角和平台倾角与平台结构疲劳损伤的规律,并验证了改进时域法可靠、精确和高效的特点。联合关键子模型分析方法,分析了平台热点区域的疲劳损伤,更加精细化地确定结构热点处的疲劳损伤分布。自主研究开发的半潜式海洋平台结构分析集成化软件。针对以上半潜式海洋平台结构分析的具体问题,以VB6.0为研发平台封装MATLAB、ANSYS/Fluent和ANSYS/APDL等商业软件,开发了一集成化软件,实现半潜式海洋平台建模、荷载模拟以及风、波浪作用下的结构分析等功能,提高了半潜式海洋平台的计算和设计效率。