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随着全球气候变暖和我国环境污染的日趋严重，可再生能源的地位越来越重要。自20世纪90年代以来，风电产业迅猛增长，装机容量急剧增加，仅仅在过去的一年内，就新增装机63013MW。而且机组功率不断增大，最大10MW的风机机组即将在2017年开始装机。作为风机的关键部件，叶片性能的优劣将直接影响风机性能的好坏。由于风机所处环境恶劣，叶片承受着复杂循环载荷，而疲劳损伤又是叶片毁坏的主要方面，所以研究风机叶片的疲劳寿命有重要应用价值。 本文研究了风机叶片及其理论，设计出三维模型；运用风机的理论对叶片重力、气动力和离心力等载荷研究计算，分析出正常运行时叶片的疲劳寿命。本文的主要成果如下： 1)研究了风机的基本工作原理及风机叶片的结构尺寸参数，根据叶素理论对叶片特性进行分析，利用软件导出风机叶片翼型，运用数学分析软件matlab对动量理论进行迭代计算，得到风机叶片的几个关键参数:弦长、扭角、轴向和周向因子，运用matlab对计算结果拟合，得出拟合曲线，并利用三维建模软件UG完成风机叶片模型的创建。本文的设计方法可缩短叶片设计过程，提高设计效率。 2)研究风机叶片铺层设计方法，在研究的基础上，设计了风机叶片根部、主梁、前缘、后缘和腹板的铺层；运用GH Bladed，计算叶片所受载荷并对结果进行处理，添加至叶片表面；对不同部位应力和应变规律进行分析，叶片根部为应力最大部位，最大变形部位为叶片端部；对叶根部位的复合材料层间力进行了分析，发现-45°铺层的层间应力最大，而且应力随铺设角度的不同呈现出周期性变化。 3)研究叶片模型的静力学特性，模态分析和谐响应分析，对叶片应力应变和变形、振动频率以及振型和激励载荷对叶片的影响进行分析，并对所设计模型的有效性进行了验证。 4)利用 matlab生成了随机载荷，并利用 nCode生成载荷谱；运用 nCode得出玻璃纤维材料的S—N曲线；运用nCode软件对在额定转速下的风机叶片载荷进行疲劳寿命研究，分析表明：设计叶片在正常转速下，其疲劳寿命比预期的20年寿命值高出很多。表明本文2MW级风机叶片在正常运行时运行20年是安全的。 5)文中研究叶片模型和材料时，运用“分段”的研究方法，该研究方法和结果可为今后的设计及优化提供参考。