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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院;哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)申请的专利一种海上风机单桩水平承载力计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119514298B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411536063.9，技术领域涉及：G06F30/25；该发明授权一种海上风机单桩水平承载力计算方法是由张政;李兆锋;张紫涛;陈锐;张雪东;泰培;胡晶;秦航;李可;张幸幸设计研发完成，并于2024-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种海上风机单桩水平承载力计算方法在说明书摘要公布了：本申请公开了一种海上风机单桩水平承载力计算方法，包括利用离散元法对土体颗粒微观参数进行标定；基于土体颗粒微观参数的摩擦力和滚动摩擦力在超重力环境下采用砂雨法生成地基；利用有限差分法生成单桩网格并贯入土体；对单桩顶面施加单调水平荷载；导出所有数据并根据离心模拟的相似比律处理数据并分析。本发明通过本发明的超重力场下砂雨法制备地基方法，基于真实的物理实验试验制备地基过程来模拟微观地基土体的制备过程，可以生成出的孔隙率能达到指定要求、力链均匀的地基。

本发明授权一种海上风机单桩水平承载力计算方法在权利要求书中公布了：1.一种海上风机单桩水平承载力计算方法，其特征在于，包括以下步骤： A利用离散元法对土体颗粒微观参数进行标定； B基于土体颗粒微观参数的摩擦力和滚动摩擦力在超重力环境下采用砂雨法生成地基； C利用有限差分法生成单桩网格并贯入土体； D对单桩顶面施加单调水平荷载获得桩身接触的接触信息，所述桩身接触的接触信息包括接触的坐标、接触连接的颗粒与桩身单元信息、每个接触上所有接触力的大小及方向、桩身每个节点的坐标位； E导出所述桩身接触的接触信息并根据离心模拟的相似比律处理数据并分析； 在步骤A中，颗粒之间的接触模型使用新型的非线性加载接触模型，所述非线性加载接触模型建立以及验证使用了颗粒实验，接触间的力-位移关系总体上可以用公式表示： Ft＝Fl+Fd, Mc＝Mr 颗粒之间力的计算包括.法向力，切向力，转动抗力，阻尼力，其中： 法向力的计算公式为： 其中：Fl是非线性接触力，Fd是粘滞力，Mr是转动抗力弯矩； 可以用下式表示： 式中，是接触模型中的法向接触力，是接触之间接触面的法向向量，是接触模型中的切向接触力； k1与k2的关系由下式给出： 其中，k1代表加载段的初始刚度，k2代表卸载段的初始刚度，λp为塑性比，当塑性比接近于0，则模型并不会表现出塑性响应,令λp＝0.01，认为k1＝k2与k2基本相等； 其中，k1的计算公式如下： 式中，E*为接触间的有效杨氏模量，并且 R1，R2是两个接触对象的半径，如果其中一个接触对象为wall单元，则RP为接触颗粒的半径； 在非线性加载模型中，颗粒之间的法向接触位移是实时记录值，该模型会储存并记住每个颗粒之间相对运动的最大法向位移值δmax，在k2卸载段中用，δmax＝δn，即在k2卸载段计算时，会记录上次加载时的最大位移，从而卸载从最大位移处开始； 接触间有效杨氏模量E*按下式计算： 式中，上标1,2表示两个接触对象之间的各自的泊松比、剪切模量； 切向力的计算公式为： 接触模型中的切向接触力可以用下式更新： 式中，是每个时步开始时的切向接触力，δs是相对切向位移增量，并且切向刚度是法向位移量δn的函数： G*是有效切向模量并且ksf是缩放系数,默认的缩放系数ksf＝1； 计算得出的上下限如公式所示： 转动抗力的计算公式为： 接触模型中的转动抗力矩Mc可以用下式更新： 式中是转动刚度，θb是接触面之间的相对旋转角度；转动刚度定义为： 转动抗力矩的上下限规定为： 阻尼力的计算公式为： 阻尼力由法向和切向力两部分组成： 在法向有： 式中，是两个接触颗粒之间的有效接触质量，是法向的平动速度，并且βn是法向阻尼系数； 切向方向的阻尼力由下式给出： 式中，是法向的平动速度，βs为接触间法向阻尼系数；s表示接触状态，s＝false表示接触未出现滑动状态；Md表示阻尼力模式的选取，Md＝0表示阻尼力模式为nocut-off模式，Md＝1表示切向发生滑动时接触cut-off，切向阻尼力此时变为0； 所述超重力环境下采用砂雨法生成地基的方法包括： 在超重力场下，使用落砂法生成具有设定孔隙率的地基模型，将重力值降低至0g，筛选地基孔隙率的变化范围小于3％以内的重力场； 在超重力场下，在固定的高度内生成不重叠的颗粒，并通过固定高度自由下落的方式重复此过程，以生成初始试样； 将所述初始试样重力降至0g，筛选孔隙率筛选生成的地基孔隙率应大于最终成样的孔隙率的试样得到二次试样； 在重力为0的条件下，对所述二次试样施加小于5kPa的围压，以生成均匀的力链。

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