塔筒是风电机组的重要承重部件,随着风电机组功率的增大,塔筒的结构尺寸也在增大,质量约占风电机组总量的50%,制造成本约占总量的15%。由于近年来风电机组倒塔事故频发,塔筒结构强度也备受关注,塔筒结构分析研究对风电机组的可靠性和安全性有重要影响。目前国内对塔筒的分析方法大多通过购买国外技术资料进行反求,研究内容仅限于静强度、模态和部分细节分析等,且研究方法较粗略。论文以大型风电机组塔筒为研究对象,基于德国劳埃德船级社规范,对塔筒结构有限元分析的传统方法进行了深入研究,参照欧洲规范(Euro code)总结了横向振动的简化计算方法,主要研究内容如下:①对塔筒静强度进行分析。研究了风电机组塔筒设计方法和载荷计算方法,分别用实体单元和壳单元建立塔筒有限元模型,选取部分特征载荷工况,校核塔筒结构强度是否满足要求,并对比分析了计算结果。根据分析结果对塔筒结构进行优化设计。②对塔顶法兰进行细节分析。由于塔顶的偏航轴承有内外圈和滚子,传递载荷时由于部件局部变形导致载荷的分布状态呈非线性,论文从是否考虑载荷非线性传递的角度进行建模,综合采用接触分析法和螺栓预紧力的模拟加载法,并引入刚性面和gap单元建立塔顶法兰静强度分析有限元模型,并就所建立的多种有限元模型的分析结果进行对比。其中用gap单元和用刚性面模拟轴承滚子的方法为工程结构分析提供了新思路。③对塔筒固有频率进行分析。基于模态分析基本理论建立了塔筒振动方程,分别用壳单元和梁单元建立有限元模型并对计算结果进行对比分析,参照塔筒振动方程解耦结果,分析了塔筒门洞和地基对塔筒固有频率的影响。④参考欧洲规范提出了一种新的塔筒横向振动分析方法。研究了无机舱塔筒和带机舱塔筒因横振引起的损伤,并分析了导致两种损伤差异性的原因,基于这些原因为工程设计提供参考建议。