大型风力发电机塔架是重要的承载部件，塔架的性能直接影响了风力发电机运行的稳定性和可靠性，随着风力发电机单机容量不断加大，风力机结构整体的强度、振动、稳定性问题日益突出。本文以国家自然科学基金项目为背景，以MW级风力发电机塔架为主要研究对象，结合工程规范、有限元分析方法、实验方法，对大型风力机塔架的动力学进行分析，并对塔架的两个主要连接失效方式，螺栓连接和焊接进行研究，给出塔架螺栓连接失效的主要评估参数和影响焊缝疲劳寿命的几何参数。首先分别采用工程算法和有限元分析方法对塔架的自振频率进行计算。采用有限元分析方法计算塔架自振频率时分别考虑了机舱叶轮质量、塔门、叶轮的工作载荷、作用在塔架上的随机风载荷对其的影响。采用流固耦合方法，在复杂多变的随机风载荷作用下，计算塔架表面在风场中受到的风载荷，计入其对结构刚度的影响，得到风力机塔架的自振频率，并且与实测的风力机塔架自振频率进行对比，采用风机标准对其进行校核。给出一种合理的风力机塔架有限元分析模型，用于塔架自振频率的计算。塔架动力学响应分析中，得到风力机塔架顺风向和横风向响应。在顺风向响应分析中，对风力机塔架顶端的最大位移量进行校核。在横风向响应分析中，主要对塔架尾流的脱涡情况进行分析，得到在极限风速下，塔架不同高度处横截面的涡脱落频率。在塔架的振动分析中，本文将叶轮旋转产生的激振力频率与塔架自振频率避开，在达到风机标准要求后，计算塔架尾流的脱涡频率，并且与塔架的自振频率相比较，对风机标准中塔架的振动校核进行补充，给出一种塔架振动校核的新方法。其次，在风力机塔架满足强度和振动要求的前提下，计算风力机塔架的疲劳寿命，工程算法只能得到指定位置的疲劳寿命值，本文通过BLADE软件得到时程疲劳载荷谱，采用有限元分析软件得到塔架在六个载荷分量下的应力分布，结合风机设计标准得到塔架材料的应力-寿命曲线，在疲劳分析中考虑材料的表面加工质量和平均应力的影响，采用局部应力应变法计算塔架结构的疲劳寿命分布。可以得到塔架各个位置的疲劳寿命值，给出通过商业软件进行塔架疲劳寿命计算的建模方法。塔架疲劳分析计算后得到塔门附近的疲劳寿命较低，为后续塔架疲劳寿命优化提供依据和计算手段。当塔架满足强度、振动、疲劳要求后，以大型风力机塔架为研究对象，进行塔架失效机理研究，塔架失效形式有多种，本文分析其连接部位的失效形式，即螺栓连接和焊接。对塔架的螺栓连接建立有限元分析模型，螺栓的强度和疲劳完全满足使用要求的前提下，将螺栓松动做为螺栓连接失效的主要形式进行实验研究和数值计算，得到螺栓连接结构的自振频率对螺栓松动损伤比较敏感，双螺栓试件的损伤实验结果与有限元分析数据吻合，验证有限元方法的可行性。给出塔架连接螺栓自振频率计算的有限元建模方法，得到自振频率可以做为螺栓松动的判定参数。最后对塔架焊接的失效机理进行分析，在随机交变风载荷的作用下，由于焊缝的承载能力一般高于母材，其主要失效形式为疲劳。焊缝的疲劳分析采用结构应力法，此方法可得到焊趾处的应力集中，建立平板对接焊焊缝模型，采用疲劳分析软件FE-SAFE得到板厚和焊缝余高与焊缝疲劳寿命的关系曲线。以塔架焊缝模型为对象，利用结构应力法计算得到塔架焊缝的疲劳寿命分布，为塔架的焊缝的疲劳设计及优化提供一种仿真建模方法。