近年来,国内外纷纷掀起发展海上风电项目的热潮。海上风电机组作为海上风力发电项目的重要组成部分,被人们和专业技术人员普遍关注的是其性能的改进。海上风电机组的机械部分主要包括轮毂、主轴、增速箱、发电机、塔筒等。轮毂是海上风电机组连接叶片和主轴的关键零部件,其性能的提高将对整机性能的改善起到积极作用。针对目前海上风机装机规模日益增长,而国内相关理论研究还不能有效的指导海上风机发展的现状。本文着重研究海上风电机组系统的载荷仿真,在载荷仿真的基础上,对轮毂进行有限元分析及优化设计,为轮毂的设计及优化提供一种从载荷计算到强度分析的方法,对海上风机其他零部件的分析具有借鉴和指导意义。在载荷仿真中,结合GL标准对风和波浪进行分类,共分956种极限工况和66种疲劳工况,对相应的风况和波浪进行仿真,对各个工况进行载荷仿真,力争模拟出接近实际的风机载荷。该部分提供了一种计算海上风机载荷的方法,得出整个风机系统的载荷,为风机关键零部件的有限元分析和优化设计提供了载荷依据。轮毂的有限元分析主要是利用Pro/E和ANSYS Workbench的良好软件接口及ANSYS Workbench强大的有限元分析能力,运用载荷仿真的结果对轮毂进行极限强度分析和简单的疲劳强度分析,结果满足强度要求,从而验证轮毂设计的合理性。基于轮毂成本和风机整个结构的考虑,轮毂存在过重的缺陷,因此需要对轮毂进行优化设计。轮毂优化设计的主要内容是,在满足强度的前提下对轮毂进行减重。主要方法是,对轮毂的设计变量、约束条件及目标函数进行设置。根据蒙特·卡罗抽样技术采集数据点,计算每个样点的响应结果,利用二次插值函数进行插值分析,从而得出响应面,在响应面里选出最优模型,从中统计出最优的几组设计参数,根据优化目标函数选出最终的设计参数。最后对轮毂进行最大的10种极限工况强度分析,是为了验证设计的轮毂在任何工况下都能安全运行。