(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211331891.X (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 中国海洋石油集团有限公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北 大街 25号 申请人 中海油研究总院有限责任公司 (72)发明人 兰志刚　崔德春　郭雪飞　张一平　 吴勇虎　张敏吉　熊亮　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 冀志华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测 方法和系统 (57)摘要 本发明涉及一种海上风电支撑结构腐蚀疲 劳分析预测方法和系统， 包括以下步骤： 对海上 风电支撑 结构的腐蚀疲劳分析过程进行分析， 得 到海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命； 基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿 命， 通过预先构建的海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测模 型， 得到海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测结果。 本发明将海洋环 境引起的循环荷 载的随机性和时变性、 结构腐蚀的随机性和时变 性、 以及腐蚀疲劳引发的结构性能退化的渐进时 变过程引入分析模型， 并结合概率模型， 构建基 于损伤容限概率模型的海上风电支撑结构腐蚀 疲劳分析预测模 型， 可以广泛应用于海上风电工 程领域。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 115495934 A 2022.12.20 CN 115495934 A 1.一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 对海上风电支撑结构的腐蚀疲劳分析过程进行分析， 得到海上风电支撑结构失效时总 的腐蚀疲劳寿命； 基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命， 通过预先构建的海上风电支撑结构 腐蚀疲劳 分析预测模型， 得到海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测结果。 2.如权利要求1所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述海上风电支撑结构的腐蚀寿命分为4个阶段： 腐蚀坑成核阶段， 腐蚀坑扩展阶段， 小裂纹 扩展阶段和长裂纹扩展阶段。 3.如权利要求1所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命为： 式中： tc_pn为腐蚀坑成核时间； n为原子价； F为Faraday常数； ρ 为密度； M为金属的原子 量； IP0(k)为坑蚀电流系数； Cp为坑蚀速率； f为应力循环频率； Csc和msc为与材料有关的常 数； kt为应力集中因子； Δσ 为应力幅值； c0为初始蚀坑尺寸； ΔH 为活化能； R为气体常数； T为 绝对温度； cth为从小裂纹到长裂纹的过渡尺寸； cci为导致裂纹成核的临界蚀坑尺寸； Clc和 mlc为与材料有关的常数； ct为设计规定的腐蚀疲劳临界尺寸； 且tc_pn,c0,IP0(k),Csc,Clc, cth， mlc， msc均为随机变量， 其统计分布为对数正态分布,其分布参数由实验确定 。 4.如权利要求3所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命， 通过预先构建的海上风电支撑结构腐 蚀疲劳分析预测模型， 得到海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测结果， 包括： 基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命tc_f以及预设疲劳寿命期望值t， 建立 极限状态函数； 通过蒙特卡罗模拟实验法， 确定海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命tc_f的累 计概率分布CDF； 基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命tc_f的累计概率分布CDF及极限状态 函数， 得到tc_f＝t时， 海 上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命tc_f的CDF值， 作为预测结 果。 5.如权利要求4所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述极限状态函数为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115495934 A 2式中： 为由总的腐蚀疲劳寿命tc_f中包含的随机变量 组成的向量； t为预设疲劳寿命期 望值。 6.如权利要求4所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述通过蒙特卡罗模拟实验法， 确定海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命tc_f的累计 概率分布CDF， 包括： 进行N次蒙特卡罗模拟实验， 并计算得到tc_f的实验样本方差估计值； 基于tc_f的实验样本方差估计值， 确定蒙特卡罗实验样本数量 NMCS； 将求得的蒙特卡罗实验样本数量NMCS与N进行比较， 若NMCS大于N， 令N＝N+1， 继续做下一 次实验， 直至NMCS小于等于N， 得到最终的蒙特卡罗实验样本数量； 基于确定的最终蒙特卡罗实验样本数量NMCS， 得到腐蚀疲劳寿命函数的累计概率分布 CDF。 7.如权利要求6所述的一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测方法， 其特征在于， 所 述基于tc_f的实验样本方差估计值， 确定蒙特卡罗实验样本数量 NMCS时， 计算公式为： 式中： ε为设定的蒙特卡洛 实验的百分比误差精度值； 其中， β 为设定的 置信度， 为正态分布的反函数， 通过查表得到； σ2为方差， 由tc_f的实验样本方差估计值 来估计。 8.一种海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测系统， 包括： 腐蚀疲劳寿命函数建立模块， 用于对海上风电支撑结构的腐蚀疲劳分析过程进行分 析， 得到海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命； 腐蚀疲劳分析预测模块， 用于基于海上风电支撑结构失效时总的腐蚀疲劳寿命， 通过 预先构建的海上风电支撑结构腐蚀疲劳分析预测模型， 得到海上风电支撑结构腐蚀疲劳分 析预测结果。 9.一种处理设备， 所述处理设备至少包括处理器和存储器， 所述存储器上存储有计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1到7任一项 所述海上风电支撑结构腐蚀疲劳 分析预测方法的步骤。 10.一种计算机存储介质， 其特征在于， 其上存储有计算机可读指令， 所述计算机可读 指令可被处理器执行以实现根据权利要求1到7任一项所述海上风电支撑结构腐蚀疲劳分 析预测方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115495934 A 3