叶片是风力发电机获取风能的关键部件,随着近年来风能的发展,叶片尺寸也逐渐趋于大型化以满足对风能的需求。由于大型叶片制造工艺容易导致叶片内部出现气泡缺陷,在高空中复杂载荷的作用下,气泡缺陷的进一步演化会造成微裂纹的形成、扩展,进而造成叶片断裂等重大恶性事故。风力机叶片内部的微裂纹成为大规模风电场普遍存在的安全隐患,因此,正确理解损伤形成机制、识别损伤类型和预测损伤演变具有重要意义,本文从理论、仿真和试验三个方面对风力机叶片微裂纹的萌生、扩展以及断裂的整个疲劳损伤过程进行了分析研究。本文首先以存在气泡缺陷的风力机叶片为研究对象,引用含缺陷体流变性材料破坏理论和流变断裂学理论,并在该理论基础上分别求解形变、能量释放变化率,最后建立了气泡缺陷演变过程中温度场和应力场的关联。同时对具有气泡缺陷的叶片试件进行疲劳拉伸试验,结合理论公式可以通过红外热像图的温度变化规律揭示气泡缺陷演变时的应力变化,试验和理论的误差均小于5%,且45°铺层更容易加快缺陷的演化。由气泡缺陷演化的微裂纹在风载荷的作用下会逐渐扩展为宏观裂纹,而该过程占据了风力机叶片疲劳断裂的绝大部分。因此建立微裂纹扩展模型进行有限元仿真和拉伸试验,利用红外热像仪记录整个过程中的温度变化情况,分析了微裂纹附近不同位置处的温度与应力之间的关系,明确了缺陷的分布对周围温度场和应力场的影响情况。利用模拟得到的应力场计算得到的温度场同试验结果对比具有很好的一致性,表明气泡缺陷的存在导致了微裂纹的萌生且随着载荷的增大而扩展。最后,对试件断裂形貌进行光学显微镜观察,验证了本文所提出的微裂纹的萌生和扩展过程中温度和应力之间的函数关系是符合实际的,并根据该函数关系分别对其萌生和扩展过程的红外热像图中的微裂纹部位进行了损伤识别,提出了利用温升来识别其疲劳损伤程度的方法。同时,微裂纹整个扩展过程中的红外热像图也可用来确定早期损伤的不同类型对试件断裂的影响作用,且温度的极值点出现在裂纹的失稳扩展和断裂之间。