近年来风力发电在全球范围内蓬勃发展。捕获风能的关键部件-风机叶片对风电机组的正常运行起到关键作用,一旦叶片发生损伤,不仅影响风电机组的正常运行,降低发电效率,甚至可能造成整个机组发生倒塌,所以在服役期间内对风机叶片的健康监测和损伤识别变得尤为重要。随着机组单机容量越来越大,风轮直径的增加导致叶片与轮毂之间的耦合关系逐渐变弱,因此大型风力机风轮属于典型的弱耦合周期对称结构。风机叶片损伤会破坏风轮结构的对称性,将显著影响风力机叶片结构的动力学特性,致使风力机结构出现模态局部化和模态跃迁等失谐效应。因此,研究叶片失谐风力机结构的动力特性对深入理解风机叶片的损伤机理和破坏过程具有重要意义。本文借鉴其它周期对称结构模态局部化和模态跃迁的研究经验,以数值计算、理论分析和试验验证为手段,应用模态分析、有限元计算、一阶摄动法以及模态参数识别等方法,对叶片失谐的风力机结构产生模态局部化和模态跃迁现象进行了深入的研究,并初步利用这种失谐特点,提出一种风机叶片损伤识别方法。具体研究内容如下:（1）研究了运行状态下风力机风轮的模态局部化现象。将风机叶片简化为悬臂梁结构,通过拉格朗日方法,建立了线性周期时变风力机风轮的动力学模型。利用LyapunovFloquet方法得到时变风轮结构的固有频率和模态振型,研究了叶片制造误差、叶片损伤和风轮转速对风力机风轮固有频率、模态振型以及模态局部化程度的影响。研究结果表明,叶片小量失谐会导致风力机风轮出现模态局部化现象。（2）揭示了周期对称结构模态局部化的机理,分析了不同叶片损伤影响因素对风力机风轮模态局部化的影响。利用具有初等线性因子的摄动理论分析了周期对称结构产生模态局部化的机理,发现产生模态局部化的主要原因是对称结构存在密集模态,并通过数值算例进行了验证;建立了ANSYS风轮的有限元模型,分析了叶片损伤程度、模态阶数和损伤失谐位置对风力机风轮结构模态局部化的影响;结果表明,叶片部分模态的损伤失谐会引起系统振动能量集中到损伤叶片上,这将进一步增加损伤叶片的振动幅值,从而加剧叶片损伤程度,有可能导致损伤叶片发生破坏。（3）提出了改进的风力机叶片空间梁单元,并应用于风机动力学计算中。以Timoshenko梁为基础,从空间梁截面的平衡方程出发,求得弯曲位移的解析解形函数。根据弯曲位移与横向位移和剪应变之间的关系,考虑叶片截面偏心的影响,同时结合有限元方法和最小势能原理,推导出两种改进的风力机叶片Timoshenko梁单元。通过算例分析,验证了两种改进风力机叶片梁单元在计算方面的精确性和高效性。（4）深入研究了叶片小量损伤失谐对风力机结构动力学特性的影响,提出了一种风机叶片损伤指标。采用改进风力机叶片梁单元对NREL 5MW风力机进行有限元建模,分析不同叶片损伤工况对风力机固有频率和模态振型的影响,发现单叶片损伤失谐导致风力机结构出现模态跃迁现象,并深入研究了风力机结构出现模态跃迁现象的机理。随后,利用叶片小量损伤失谐对风力机密集模态处振型较为敏感的特点,提出了一种基于振型相关系数的风机叶片损伤指标,通过相关算例验证了叶片损伤指标的有效性。（5）通过数值计算和模态试验,验证了失谐风力机结构存在模态局部化现象。首先,采用NREL 5MW梁单元模型,分析了叶片1制造误差失谐和损伤失谐对风力机结构动力学特性的影响,发现叶片一阶挥舞模态出现了模态局部化现象。然后通过试验模态方法,再次分析叶片1制造误差和叶片损伤失谐对实际风力机结构动力学特性的影响,试验结果表明,实际叶片制造误差和损伤都导致失谐风力机结构出现了模态局部化现象,并且试验结果与数值模拟结果相吻合。