张 旭，张孟洁，李召暄，李 伟

（1.天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387；2.天津城建大学能源与安全工程学院，天津 300384）

1 引言

风力机发电是清洁能源主要生产方式，也是当今世界能源生产的主要潮流。作为风力机发电的关键部件，风力机叶片一直是研究者们的热点研究对象[1-3]。叶片设计过程中，对叶片进行结构性能分析可以有效地了解设计参数对于叶片结构的影响，以提高风力机叶片结构性能。

国内外学者在风力机叶片的结构性能分析方面取得了一些进展。文献[4]提出一种叶片结构设计，并通过有限元方法对叶片进行了强度分析，根据分析结果验证了该结构设计。文献[5]对34m的复合材料叶片数值模拟并进行失效测试。文献[6]运用有限元方法研究了同一几何外形不同铺层方案下叶片的模态特性。文献[7]利用有限元法，针对某一叶片的叶根进行了强度分析。文献[8]使用ANSYS 软件分别计算了单个叶片与整机中叶片的静动态特性。但是，对于有限元方法的基础验证，众文献中几乎没有提及。

应用理论和有限元法分析了拉压、弯曲、扭转基本变形下的结构性能，并通过结果对比验证了应用数值计算过程的正确性。在构件基本变形解析验证的基础上，利用有限元软件建立了叶片参数化模型，计算了叶片固有频率，重力、风载作用下的静态响应，为大型叶片结构性能分析提供依据。

2 构件结构性能分析对比

层合板是复合材料结构的基本结构形式，由各单层复合材料沿厚度方向叠合而成的多层材料。……