主机架作为风力发电机最主要的基础承力部件之一，其结构设计优化尤为重要。过去的主机架设计方式是以设计者的工程设计经验为根本，对主机架的结构进行构思设计，再基于经典力学法与有限元法对结构进行受力分析与强度计算，最后基于分析和计算的结果，设计出主机架模型，再校核修正以满足条件，按照此方式会导致安全余量过大，生产周期较长等问题。海上风机相比陆上风机受载更加复杂，需要在载荷计算中考虑相关环境参数和载荷安全系数。由此，对海上风机主机架的结构设计与拓扑优化，是在保证主机架结构设计优越性与安全性的前提下，实现缩减制造工期，提升耐用度，同时降低海上风机成本的目的，对于海上风力发电机的发展起着至关重要的作用。本文的主要结论可为企业后续开发海上风力发电机组相关结构提供参考依据，具有理论现实意义与工程实用价值。
　　根据德国劳氏船级社GL标准，本文以某企业MW级海上风力发电机组系统设计项目的风机主机架为研究对象，根据工况、装配关系及边界条件，对风机主机架进行拓扑优化设计、几何重构和有限元强度校核以实现优化结构和降低成本的目标。要点分为：
　　（1）收集数据并建立主机架拓扑几何模型。保证各零件之间的装配位置和传力路径与实际一致；
　　（2）建立主机架拓扑有限元模型。对主机架拓扑几何模型赋予材料属性、网格划分、边界条件设定以及极限工况载荷加载；
　　（3）建立主机架拓扑优化模型。以变密度法为基础，在材料密度和弹性模量之间形成函数相关，确定主机架拓扑优化的设计区域与非设计区域，将主机架结构设计问题转化为材料分配问题；
　　（4）建立主机架几何重构模型。参考原有主机架模型，将拓扑结果进行分析对比，经几何重构获得初步优化设计方案；
　　（5）有限元强度校核。采用极限工况对重构几何模型进行强度校核，对不满足强度条件或不合理的地方进行经验验证改进，消除结构危险区域，最终确定满足要求的主机架拓扑优化模型。