目前风力发电是世界各国能源可持续发展战略的重要组成部分。风力发电机正朝着大型化发展,导致塔架的重量越来越重,从而引发出一系列问题:比如偏远地区和海上风力发电机的塔架运输不便,塔架的吊装困难,以及海上塔架基础承重设计的难度增加等。充分利用风力发电机塔架材料使结构更轻巧、以有效减轻塔架的重量是解决问题的关键。本课题为解决上述问题开展塔架轻量化设计的研究,提出一种新的塔架构型,并完成了参数优化分析。格构式塔架是实现塔架轻量化设计的最理想塔架构型。参照格构式塔架的设计方法,提出了一种螺旋格构式塔架结构形式:采用内外两层结构,内层结构与传统塔架一样采用四根垂直立柱,立柱之间用横腹杆连接;外层由四根斜立柱构成,内外立柱之间通过斜腹杆单斜式连接,而外立柱又用弯曲螺旋杆连接。基于这种结构形式建立塔架的三维模型,对塔架受力情况进行了分析以验证塔架的性能,计算得到了塔架主要承受的风推力、轮毂扭矩等载荷值,以及极端风速下塔架的载荷值,为完成塔架的有限元分析提供了数据支持。利用有限元法依次对塔架杆件截面尺寸、腹杆布置角度等结构参数对塔架刚度的影响规律进行仿真分析,并确定主要影响参数。用正交实验法对主要影响参数做进一步分析,验证主要参数的影响大小,并得到了参数的最优组合。对塔架特有的弯曲螺旋杆件做了强度分析,弯曲螺旋杆的抗弯和抗扭对比分析结果表明:相比于抗弯性能,弯曲杆件对塔架抗扭性能提升较为明显。本文利用有限元软件对塔架的强度和刚度进行了分析验证,校核之后的塔架强度、刚度均满足要求。通过模态分析和屈曲分析对塔架的稳定性进行分析,低阶模态特征值和屈曲特征值表明:塔架满足稳定性要求。最后,利用响应面优化方法对占塔架主要质量的立柱截面进行了优化,减轻了塔架的总重量,并提高了塔架的强度和稳定性。