叶片是风电机组的核心部件之一,其性能质量直接影响到机组的整体运行效率。疲劳载荷是导致叶片失效的主要原因,风电机组叶片的实际使用寿命主要取决于叶片的疲劳寿命。目前,叶片疲劳寿命预测主要采用线性迈因纳(Miner)法和模糊Miner法,前者只考虑了疲劳损伤的线性叠加,后者考虑了低于疲劳极限的载荷对疲劳寿命的影响,这两种方法均没有考虑载荷随机性变化。根据叶片的疲劳损伤累积过程,连续型Miner法综合考虑了疲劳损伤的模糊性和载荷随机性,构件疲劳寿命预测更接近风电机组叶片的实际运行情况。以NREL 5MW风电机组叶片为研究对象,应用连续型Miner法进行疲劳寿命预测。主要完成了以下工作:(1)建立了风电机组载荷计算模型和叶片有限元模型,计算各风速下的叶片截面载荷,对叶片进行了强度分析,并通过模态分析和静力分析验证模型可靠性;(2)通过瞬态动力学分析提取了叶片危险节点的主应力—时间历程,采用雨流计数法编制应力谱,建立了考虑载荷随机性变化的应力概率模型;(3)根据叶片材料的疲劳特性S-N曲线和修正疲劳极限,应用线性Miner法、模糊Miner法和连续型Miner法预测叶片在随机循环载荷下的疲劳寿命,并进行对比分析。研究结果表明,通过叶片强度分析,叶片的危险位置位于叶片根部,叶尖最大位移和叶根最大等效应力均低于许用变形量和许用应力,叶片结构设计符合强度要求。考虑载荷随机性变化,对叶片应力谱进行统计分析,较长时期内叶片应力概率分布服从正态分布。基于线性Miner法、模糊Miner法和连续型Miner法进行叶片疲劳寿命预测,三种疲劳损伤累积理论的预测结果均高于机组设计寿命20年,证明NREL5MW叶片的结构和铺层满足设计要求;连续型Miner法的疲劳寿命预测结果为21.46年与设计寿命最接近,误差最小为7.3%,提高了叶片疲劳寿命预测精度,为风电机组叶片提供了一种新的疲劳寿命预测模型。