01
课程导论与工程背景
风机塔筒-基础耦合分析的意义、课程目标与学习路径、典型工程案例引入
背景导学
02
有限元基础理论回顾
弹性力学基本方程、虚功原理与最小势能原理、有限元离散化过程简述
理论弹性力学
03
塔筒结构特性与建模
塔筒几何参数、材料属性（各向同性/正交各向异性）、锥段与法兰连接简化
塔筒建模
04
基础结构特性与建模
基础类型（重力式/桩基/吸力筒）、基础与土体相互作用、边界条件设定
基础土体
05
耦合界面处理技术
接触定义与算法（罚函数/拉格朗日乘子法）、绑定接触与摩擦接触的选择、界面刚度匹配
接触耦合
06
材料本构模型
钢材双线性/多线性随动强化模型、混凝土损伤塑性模型（CDP）、岩土摩尔-库仑模型
本构塑性
07
网格划分策略
塔筒扫掠网格、基础六面体网格、过渡区域金字塔网格、网格质量检查（偏斜度/正交性）
网格质量
08
载荷工况与组合
自重、风载荷（平均风/脉动风谱）、波浪与海流载荷、冰载荷、地震载荷、疲劳载荷谱
载荷工况
09
边界条件与约束
塔筒底部固定约束、基础底部弹簧/阻尼模拟、对称边界条件、周期性边界条件
边界约束
10
静力分析实战
线弹性静力求解设置、应力与变形结果解读、强度校核（许用应力法/极限状态法）
静力强度
11
模态分析实战
Block Lanczos法提取频率、振型归一化、有效质量参与系数、塔筒-基础耦合振型识别
模态振型
12
屈曲分析实战
线性屈曲（特征值法）求解、非线性屈曲（弧长法）设置、初始几何缺陷引入、屈曲载荷因子
屈曲稳定
13
谐响应分析实战
简谐激励加载、频率响应曲线绘制、共振频率判定、阻尼比影响分析
谐响应共振
14
瞬态动力学分析实战
时域积分方法（Newmark-β法）、时间步长选取、冲击载荷响应、能量平衡校核
瞬态动力学
15
谱分析实战
响应谱法（SRSS/CQC组合）、功率谱密度（PSD）分析、随机振动等效静力法
谱分析随机
16
非线性分析实战
几何非线性（大变形）、材料非线性（塑性）、状态非线性（接触分离与再接触）
非线性大变形
17
热-结构耦合分析
温度场分布计算、热膨胀系数定义、热应力与热变形、焊接残余应力影响
热耦合焊接
18
流-固耦合分析
CFD风场模拟与压力映射、波浪载荷的Morison方程与绕射理论、流致振动（VIV）评估
流固VIV
19
疲劳分析实战
S-N曲线与E-N曲线、雨流计数法、Miner线性累积损伤、热点应力法
疲劳损伤
20
子模型技术
子模型切割边界插值、局部网格细化、应力集中区域精确分析、子模型与全局模型一致性校核
子模型细化
21
参数化建模与优化
APDL/Python脚本参数化、响应面法（RSM）优化、遗传算法（GA）优化、灵敏度分析
参数化优化
22
多体动力学耦合
刚柔耦合建模、铰接与约束副定义、塔筒-叶片-基础联合仿真、载荷传递接口
多体刚柔
23
随机有限元法
蒙特卡洛模拟（MCS）、随机场模拟（Karhunen-Loève展开）、可靠度指标（β）计算
随机可靠度
24
缩比模型试验验证
相似准则（几何/材料/载荷）、缩比模型有限元对标、试验数据与仿真误差分析
试验对标
25
规范与标准解读
GL 2012、IEC 61400系列、DNV-OS-J101、Eurocode 3/7、中国《风电机组地基基础设计规定》
规范标准
26
软件操作实战（ANSYS Workbench）
几何建模（DM/SCDM）、材料赋值、连接定义、求解设置与后处理
ANSYSWorkbench
27
软件操作实战（Abaqus）
Part/Assembly/Step/Interaction/Load/Mesh模块、INP文件编辑与批处理
AbaqusINP
28
软件操作实战（OpenSees/PLAXIS）
岩土基础非线性分析、p-y曲线法、t-z曲线法、桩土相互作用
OpenSeesPLAXIS
29
结果后处理与报告撰写
云图/矢量图/路径图绘制、数据导出与图表制作、计算报告模板与撰写要点
后处理报告
30
综合案例实战
5MW海上风机塔筒-单桩基础耦合分析全流程、结果评价与设计改进建议、课程总结与进阶方向
综合5MW