本发明涉及岩土工程，尤其涉及一种浮式风电系泊系统的应力检测方法、系统及终端。
背景技术：
1、现有技术中，目前存在多种数值模拟方法，用于研究流体与结构之间的相互作用，如物质点法、有限元法或粒子有限元法。在处理变形问题时，有限元法可能会面临严重的单元畸变从而导致迭代难以收敛，甚至计算终止。此外，在水力耦合问题中，有限元法在模拟自由表面和界面的动态变化方面也面临一些挑战，往往需要借助复杂的耦合算法；虽然物质点法能够克服上述问题，但在该方法中背景网络节点和质量点是分离的，导致质量点通常不在数值积分的最佳位置。因此物质点法相对于有限元法，精度更低并且边界条件更难以施加。
2、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种浮式风电系泊系统的应力检测方法、系统及终端，旨在解决现有技术中大多未充分考虑渗流作用下土体(多孔介质)中孔隙水的流道及其压力分布的情况，造成准确性较低的问题。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种浮式风电系泊系统的应力检测方法，包括步骤：
4、构建土体模型和流体模型，并对所述土体模型的参数和所述流体模型的参数进行初始化，得到问题域；
5、将所述问题域离散为一组离散粒子；
6、将所述离散粒子中的每个粒子作为节点连接成一系列不重叠的三角形，生成有限元网格；所述有限元网格包括水网格和土网格；
7、获取所述水网格和所述土网格中的拖曳力和每个粒子的节点中间速度，并获取所述水网格的水压；
8、基于所述拖曳力、所述节点中间速度和所述水压更新粒子的速度和位置信息，形成新的粒子集合；
9、对所述新的粒子集合进行耦合处理，输出应力随土壤深度的变化值。
10、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，所述土体模型的参数包括第一尺寸参数和第一材料参数；所述第一材料参数包括杨氏模量、泊松比、摩擦角、剪胀角、粘聚力、土粒密度、初始孔隙率、初始等效渗透率中的一种或多种；所述流体模型的参数包括第二尺寸参数和第二材料参数；所述第二材料参数包括水密度、粘度中的一种或多种；所述第一尺寸参数和所述第二尺寸参数独立地包括长、宽、高、厚度中的一种或多种。
11、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，使用delaunay三角剖分方法将所述离散粒子中的每个粒子作为节点连接成一系列不重叠的三角形，生成有限元网格；所述生成有限元网络的步骤后，还包括利用alpha-shape法定义所述有限元网络的域边界，包括步骤：
12、定义正数a值为圆的半径，并对每个delaunay三角形构造外接圆；
13、将所述外接圆的半径与所述正数a值进行比对，保留所述外接圆的半径小于所述正数a值的delaunay三角形；
14、将所述外接圆的半径小于所述正数a值的delaunay三角形的边进行连接，得到alpha-shape边界。
15、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，获取所述水网格和所述土网格中的拖曳力之后，还包括：
16、利用idw从所述土网格中映射出水粒子所在位置的土粒子速度；
17、从水网格中映射出水粒子在土粒子所在位置的速度差。
18、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，所述拖曳力的表达式为：
19、
20、其中，fd表示拖曳力，nw表示多孔介质中水的体积分数，γw表示水的单位重量，μ表示水的粘度，k表示达西渗透率，vw表示水相速度矢量，vs表示土相速度矢量，ρw表示纯流体密度，g表示体力矢量。
21、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，所述水网格中每个粒子的节点中间速度的表达式为：
22、
23、其中，表示水网格的中间速度，表示多孔介质中水密度，δt表示时间步长，表示当前水网格速度，g表示体力矢量，fd表示拖曳力；
24、所述土网格中每个粒子的节点中间速度的表达式为：
25、
26、其中，表示土网格的中间速度，表示多孔介质中土密度，σ′表示有效应力张量，表示当前土网格速度，表示向量微分算子。
27、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，所述水网格的水压的表达式为：
28、
29、其中，ns表示多孔介质中土颗粒的体积分数，表示土网格的中间速度，表示水网格的中间速度，pw表示水压，ρs表示土体颗粒密度，ρw表示纯流体密度，表示向量微分算子，表示nw的梯度，表示的梯度，δt表示时间步长，表示下一时间步水压。
30、所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其中，所述更新粒子的速度包括更新所述水网格中粒子的速度和更新所述土网格中粒子的速度；
31、更新所述水网格中粒子的速度表达式为：
32、
33、更新所述土网格中粒子的速度表达式为：
34、
35、其中，表示水网格的中间速度，表示土网格的中间速度，ρs表示土体颗粒密度，ρw表示纯流体密度，表示下一时间步的水网格速度，表示梯度，δt表示时间步长。
36、一种浮式风电系泊系统的应力检测系统，包括：
37、模型构建模块，用于构建土体模型和流体模型，并对所述土体模型的参数和所述流体模型的参数进行初始化得到问题域；
38、离散模块，用于将所述问题域离散为一组离散粒子；
39、有限元网络生成模块，用于将所述离散粒子中的每个粒子作为节点连接成一系列不重叠的三角形生成有限元网络；所述有限元网格包括水网格和土网格；
40、数据获取模块，获取所述水网格和所述土网格中的拖曳力和每个粒子的节点中间速度，并获取所述水网格的水压；
41、数据更新模块，所述拖曳力、所述节点中间速度和所述水压更新粒子的速度和位置信息，形成新的粒子集合；
42、数据输出模块，用于对所述新的粒子集合进行耦合处理，并输出应力随土壤深度的变化值。
43、一种终端，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现浮式风电系泊系统的应力检测方法的步骤。
44、有益效果：本发明提供一种浮式风电系泊系统的应力检测方法、系统及终端，浮式风电系泊系统的应力检测方法包括步骤：构建土体模型和流体模型，并对所述土体模型的参数和所述流体模型的参数进行初始化，得到问题域；将所述问题域离散为一组离散粒子；将所述离散粒子中的每个粒子作为节点连接成一系列不重叠的三角形，生成有限元网格；所述有限元网格包括水网格和土网格；获取所述水网格和所述土网格中的拖曳力和每个粒子的节点中间速度，并获取所述水网格的水压；基于所述拖曳力、所述节点中间速度和所述水压更新粒子的速度和位置信息，形成新的粒子集合；对所述新的粒子集合进行耦合处理，输出应力随土壤深度的变化值。本发明通过两层双相sns-pfem方法模拟水-土动态耦合，获得浮式风电系泊系统周围水-土耦合的动力学过程，从宏细观角度能够更进一步研究浮式风电系泊系统周围渗流作用下土体中孔隙水的流动及其压力分布，考虑了海床土体-海洋波浪-系泊系统复杂相互作用关系的影响，准确性更高，更加贴切于工程实际。
1.一种浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，所述土体模型的参数包括第一尺寸参数和第一材料参数；所述第一材料参数包括杨氏模量、泊松比、摩擦角、剪胀角、粘聚力、土粒密度、初始孔隙率、初始等效渗透率中的一种或多种；所述流体模型的参数包括第二尺寸参数和第二材料参数；所述第二材料参数包括水密度、粘度中的一种或多种；所述第一尺寸参数和所述第二尺寸参数独立地包括长、宽、高、厚度中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，使用delaunay三角剖分方法将所述离散粒子中的每个粒子作为节点连接成一系列不重叠的三角形，生成有限元网格；所述生成有限元网络的步骤后，还包括利用alpha-shape法定义所述有限元网络的域边界，包括步骤：
4.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，获取所述水网格和所述土网格中的拖曳力之后，还包括：
5.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，所述拖曳力的表达式为：
6.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，所述水网格中每个粒子的节点中间速度的表达式为：
7.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，所述水网格的水压的表达式为：
8.根据权利要求1所述的浮式风电系泊系统的应力检测方法，其特征在于，所述更新粒子的速度包括更新所述水网格中粒子的速度和更新所述土网格中粒子的速度；
9.一种浮式风电系泊系统的应力检测系统，其特征在于，包括：
10.一种终端，其特征在于，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述浮式风电系泊系统的应力检测方法的步骤。
