叶片是风力机直接捕获风能的部件，它在运行期间经历起动、发电、停车、紧急刹车、变矩等动态工况，承受风剪、塔影、侧风和偏航等引起的周期性气动载荷，以及重力、陀螺力矩和惯性力等机械载荷。因此叶片作为风力机组受力最为复杂，同时也是最为核心的部件，其设计的好坏不仅关联气动效率影响风力机获得的能量，而且还涉及叶片的结构强度直接决定叶片的使用寿命。所以开展叶片结构铺层特性方面的研究对风力机组运行的安全性、可靠性和经济性都具有重要意义。　　本文根据Wilson方法设计了1.5MW水平轴风力机叶片的气动外形，在此基础上重点对叶片的铺层结构进行了详细的设计。首先根据叶片的材料性能，确定了设计叶片的结构，并分析了各结构的受力特点。基于美国可再生能源实验室提出的经验公式对叶片结构的厚度进行了初步设计。结合铺层厚度设计建立了叶片截面面积、惯性矩分析模型，建立叶片铺层结构刚度模型，以IEC工况为标准有代表性的选择了极限工况并用GH Bladed软件计算了风力机的极限载荷，引入非对称截面Euler-Bernoulli梁理论将极限载荷转换成铺层结构材料的受力，用商用有限元软件Ansys分析了应力并对比了计算结果。　　其次利用复合材料层合板理论运用 Tasi-Wu强度理论和叶片的材料安全系数对叶根铺层强度校核，结合雨流记数法获得的疲劳载荷谱和德国船级社规定的疲劳强度计算分析模型对叶片结构在单向载荷作用下进行了疲劳分析。　　最后用风力机叶片铺层专用分析软件FOCUS按标准工况对叶片整体做了模态、刚度、强度和稳定性的有限元分析。验证了本文方法所设计叶片的合理性。