理论计算是确定风力发电机组叶片结构强度的主要方法之一。叶片是狭长型薄壁多腔结构，一般的叶片模型强度分析过程大致可划分为：几何外形建模、单元网格划分、层合板材料铺层、有限元计算及后处理分析。确定机组延寿方案之前，叶片的分析难点在于在叶片模型中如何确定疲劳后的材料参数、如何引入损伤缺陷等。

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1 叶片几何外形建模

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风力发电机组叶片的外型是由一系列的标准翼型点根据叶片的弦长、扭角、预弯和前（后）掠等几何特性进行坐标变换，再按照截面位置排布得到各截面的外形曲线，最后通过叶根向叶尖的放样（loft），最终完成叶片外形曲面的建立。叶片截面曲线越密集，放样后的外形曲面过渡性越好，尤其是在叶根圆柱段向最大弦长过渡区域。一般建议截面间隔0.5m-1m，每个截面标准翼型点的数量不少于200个，截面上的点应均匀分布，避免局部区域曲率异常。

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图1Focus几何建模

为便于后续的铺层设置，可以提前将叶片各个区域的定位线划分出来，比如：前后缘分模线、主梁定位线、腹板定位线和后缘UD定位线等；前后缘分模线出于生产考虑，一般与前后缘线不重合，建立模型时建议用前后缘分模线为基准。

主梁一般通过主梁中心线、距离前缘的弧长（水平）或者距离前缘分模线的弧长（水平）距离定位，腹板一般根据主梁的位置进行定位。后缘UD主要以后缘分模线为基准，以弧长距离定位。后缘UD通常会进行弦向错层，要综合考虑错层距离和单元尺寸大小建立后缘UD定位线。

后缘粘接胶可以在三维几何软件中进行实体建模，也可以在有限元软件中通过命令流直接生成实体单元。

在几何软件中可以对一些比较大的缺陷损伤进行设置，如粘接胶宽度不足、空胶、孔洞、裂纹等。在几何模型中设置缺陷时，应注意局部尺寸的圆角处理，并在单元网格设置时分配小于缺陷尺寸的单元，避免分析结果出现应力集中。

2 计算单元网格划分

几何模型建好后，导入有限元分析软件中进行几何形状清理和单元划分，例如Workbench17.2，可以对常见的几何问题进行修复，如断线、重合点、多余线段等。在Workbench17.2中，经常使用的单元类型为无中间节点的壳单元（Shell181）和8节点的实体单元（Solid185），单元尺寸一般在50-100区间，分析精度就能满足要求。