本发明属于结构工程领域，尤其涉及到一种随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法。
背景技术：
1、近年来，随着全球清洁能源产业的快速发展，风力发电机基础的混凝土疲劳问题再次成为众多学者研究的焦点。这其中，由于我国的陆上风电占比超过九成，对陆上风力发电机的研究成为了中国风电发展的关键。作为风力发电机的重要组成部分，风机基础对风机的安全性和稳定性起着至关重要的作用。由于在长期运行中需要承受风荷载的长期反复作用，风机基础内部会发生疲劳损伤并不断累积，严重的还会发生疲劳破坏，风机基础的疲劳损伤严重威胁着风机结构的安全运营，甚至将引起整个风机结构的倒塌。因此，行业内亟需发展一种能够反映疲劳损伤机理的风机基础疲劳可靠性分析方法，以确保风机基础的长期安全可靠运行。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述技术问题，提供了一种随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法。该方法充分考虑了疲劳荷载随机性在动力系统中的传播规律，使用该方法能够科学评估风机基础在服役期内的安全性，并获得结构疲劳损伤状态的实时分布信息及疲劳可靠度。
2、本发明为了实现上述目的，所采用的技术方案为：提供了一种随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，包括以下步骤：
3、1)定义失效准则：确定风机基础的疲劳失效准则，给定损伤集中带的疲劳损伤破坏阈值作为吸收边界；
4、2)明确基本随机变量：建立风机基础疲劳荷载谱模型，明确随机疲劳荷载的基本随机变量；
5、3)代表性点集选取：选取基本随机变量的代表性点集，并获得对应的各代表点的赋得概率；
6、4)确定代表性荷载：将各代表性点集回代到风机基础疲劳荷载谱模型生成相应的模拟疲劳荷载，而后根据rmp等效方法对疲劳荷载进行等效恒幅处理；
7、5)确定性分析：将步骤4)所确定的代表性荷载输入到风机基础有限元模型中进行疲劳损伤确定性分析，求解出各代表点荷载相应的损伤集中带平均损伤的演化过程；
8、6)求解广义概率密度演化方程：整理确定性分析的结果，并根据广义概率密度演化方程的数值求解方法求解风机基础损伤集中带损伤演化的概率密度；
9、7)求解疲劳可靠度：根据广义概率密度演化方程的求解结果，以步骤1)中所设置疲劳损伤破坏阈值为吸收边界值计算风机基础的疲劳可靠度；
10、8)输出所需要的可靠性分析结果。
11、作为本发明的进一步改进，步骤1)中，疲劳失效准则确定为：当损伤集中带的平均损伤超过疲劳破坏阈值时，结构发生疲劳破坏，反之，结构被视为处于安全状态，疲劳损伤破坏阈值为0.5～0.8。
12、作为本发明的进一步改进，步骤2)中，风机基础疲劳荷载谱模型由谐波分量组成的随机谐和函数来表示，基本随机变量为每个谐波分量中的随机频率和随机相位φi，即基本随机变量为随机频率和随机相位φi分别至少为20个。
13、作为本发明的进一步改进，步骤3)中，在选取代表性点集时，采取的选点策略为：根据各基本随机变量的分布类型，以sobol点集作为基本点集，并以gf-偏差作为调整方法，选取基本随机变量的代表性点集。
14、作为本发明的进一步改进，步骤5)中，求解演化过程曲线时，将步骤4)所确定的代表性荷载进行分块并行计算，并与循环跳跃式加速算法相结合。
15、作为本发明的进一步改进，步骤6)中，根据确定性分析结果及其对应的代表点集赋得概率，按照广义概率密度演化方程的数值求解方法，在matlab上解得风机基础损伤集中带损伤演化的概率密度。
16、作为本发明的进一步改进，步骤8)中，输出的结果包括风机基础损伤集中带单元平均损伤的概率密度演化曲面、风机基础概率密度演化分析结果及风机基础疲劳可靠度计算结果。
17、作为本发明的进一步改进，步骤5)中，各代表点荷载相应的损伤集中带平均损伤的演化过程的计算方程为
18、
19、，式中，d-(t)为风机基础损伤集中带的平均受压损伤d-关于时间t的函数，t为疲劳荷载作用时间，当对疲劳荷载进行恒幅等效后，疲劳荷载循环次数n1与疲劳荷载作用时间t有如下关系：t＝n1·te,n1∈(0,+∞)，te为等效恒幅疲劳荷载周期)，θ(θ1,θ1,...,θs)为基本随机变量，为失效边界所定义的风机基础疲劳损伤破坏阈值，pd-θ(d-,θ,t)为风机基础随机系统经边界吸收后“剩余”的概率密度函数。
20、作为本发明的进一步改进，步骤6)中，风机基础损伤集中带损伤演化的概率密度的计算方程为
21、作为本发明的进一步改进，步骤7)中，疲劳可靠度的计算方程为
22、
23、本发明的有益效果为：本发明所述方法充分考虑到风机基础疲劳荷载的随机性和疲劳荷载随机性在动力系统中的传播规律，率先将基于概率密度演化理论的吸收边界条件法运用于风机基础服役期内疲劳可靠性评估中，基于此提出了一套完整的实施方法，使用该方法能够科学地评估风机基础在全寿命周期内的安全性，并获得结构疲劳损伤状态的实时分布信息及疲劳可靠度，为工程提供参考，并且对于风机基础的抗疲劳设计以及安全鉴定具有重要的科学意义。
1.随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤1)中，疲劳失效准则确定为：当损伤集中带的平均损伤超过疲劳破坏阈值时，结构发生疲劳破坏，反之，结构被视为处于安全状态，疲劳损伤破坏阈值为0.5～0.8。
3.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤2)中，风机基础疲劳荷载谱模型由谐波分量组成的随机谐和函数来表示，基本随机变量为每个谐波分量中的随机频率和随机相位φi，即基本随机变量为随机频率和随机相位φi分别至少为20个。
4.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤3)中，在选取代表性点集时，采取的选点策略为：根据各基本随机变量的分布类型，以sobol点集作为基本点集，并以gf-偏差作为调整方法，选取基本随机变量的代表性点集。
5.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤5)中，求解演化过程曲线时，将步骤4)所确定的代表性荷载进行分块并行计算，并与循环跳跃式加速算法相结合。
6.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤6)中，根据确定性分析结果及其对应的代表点集赋得概率，按照广义概率密度演化方程的数值求解方法，在matlab上解得风机基础损伤集中带损伤演化的概率密度。
7.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤8)中，输出的结果包括风机基础损伤集中带单元平均损伤的概率密度演化曲面、风机基础概率密度演化分析结果及风机基础疲劳可靠度计算结果。
8.根据权利要求1所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤5)中，各代表点荷载相应的损伤集中带平均损伤的演化过程的计算方程为
9.根据权利要求8所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤6)中，风机基础损伤集中带损伤演化的概率密度的计算方程为
10.根据权利要求9所述的随机疲劳荷载作用下陆上风机基础疲劳可靠性分析方法，其特征在于：步骤7)中，疲劳可靠度的计算方程为
