随着新能源越来越多的受到人们重视,海上风能发电也迅速发展起来。在寒区近海海域,海上风电基础的设计除了要考虑风荷载、波浪荷载、流荷载,还要考虑冰荷载。冰荷载会引起结构强烈振动,从而对结构的安全带来很大安全隐患。由于海冰与结构相互作用的复杂性,风电基础结构的抗冰振设计研究是非常有必要的。本文针对我国黄渤海有冰海域风电场风机进行了抗冰振设计研究,为冰区海上风电场的科学发展提供理论参考。本文研究内容包括:1.首先明确风电基础结构力学特性。根据国内外已有的研究成果,得到冰激振动分析的理论与方法,包括冰与不同结构作用的破坏形式、冰荷载理论、结构振动形式。分析海上风电基础结构力学特性,对比分析风电基础与固定式导管架结构力学特性差异。2.明确冰致海上风电基础结构稳态振动发生的条件。针对冰区海上风机基础结构的稳态振动问题,采用理论及数值模拟的方法进行相关研究,得到不同冰况下结构的振动模式,明确海上风电基础结构冰致稳态振动发生的可能性及发生条件。依据渤海海域冰厚及冰速分布统计,分析海上风电基础结构可能会出现稳态振动的概率,并开展冰致结构稳态振动分析。3.研究适用于海上风电基础锥体结构的冰载荷模型。风电基础结构的抗冰锥体尺度较大,海冰与其相互作用的破坏形式及动力模型仍存在一定的不确定性。本文基于对冬季冰期内某风电基础结构的现场监测,明确海冰与锥体相互作用的破坏规律;依据实测的冰厚、冰速以及海冰破碎尺度等数据,分析海冰断裂长度与海冰厚度的统计关系,以得到适用于风电基础结构锥体冰力周期模型。同时,开展加锥风电基础结构冰激振动分析研究。4.研究适用于冰区风电基础结构的抗冰振装置。针对单桩基础海上风机结构的特性,提出在适用于冰区风电基础结构的阻尼隔振方案,利用海上风机结构的阻尼隔振体系的简化计算模型,分析阻尼隔振层参数与阻尼比的关系。在海冰荷载工况作用下,利用ANSYS进行减振效果分析,优化冰区海上风机结构抗冰振装置设计参数。