摘 要
风能作为一种清洁可再生能源，在全球能源转型中占据重要地位，而风力发电机组的叶片作为核心部件，其材料性能直接影响机组运行效率与使用寿命。然而，叶片在复杂工况下长期承受动态载荷和环境侵蚀，易发生疲劳损伤，从而限制其服役寿命。为此，本研究以提升风电机组叶片材料的疲劳寿命为目标，系统分析了复合材料在不同工况下的疲劳行为，并提出了一种基于多尺度建模与实验验证相结合的研究方法。通过引入微观结构演化模型，揭示了材料内部缺陷扩展对宏观疲劳性能的影响机制；同时，结合实际运行数据，建立了考虑温度、湿度等环境因素耦合效应的疲劳寿命预测模型。研究结果表明，所提出的模型能够准确预测叶片材料在多种工况下的疲劳寿命，误差控制在5%以内，显著优于传统经验公式。此外，通过优化材料微观结构设计，成功将叶片材料的疲劳寿命提升了约30%，为高性能叶片材料的研发提供了理论依据和技术支持。本研究的创新点在于将微观损伤机理与宏观性能预测有机结合，突破了现有研究中忽视环境因素耦合效应的局限性，为风电机组叶片的设计与维护提供了科学指导，具有重要的学术价值和工程应用前景。
关键词
风电机组叶片；疲劳寿命；多尺度建模
目 录
1 绪论 1
1.1 风能发电机组叶片材料研究背景 1
1.2 疲劳寿命研究的意义与价值 1
1.3 国内外研究现状分析 2
1.4 本文研究方法与技术路线 2
2 叶片材料疲劳性能影响因素分析 2
2.1 材料微观结构对疲劳寿命的影响 3
2.2 外部环境因素的作用机制 3
2.3 载荷条件与疲劳寿命的关系 4
2.4 制造工艺对材料性能的影响 4
2.5 影响因素的综合评估 5
3 疲劳寿命预测模型构建与验证 5
3.1 疲劳寿命预测理论基础 5
3.2 数据采集与实验设计方法 6
3.3 数学模型的建立与优化 6
3.4 模型验证与误差分析 7
3.5 预测模型的应用前景 7
4 提高叶片材料疲劳寿命的策略研究 8
4.1 新型材料的研发与应用 8
4.2 表面处理技术的改进措施 9
4.3 结构设计优化对疲劳寿命的影响 9
4.4 维护与监测技术的作用探讨 10
4.5 综合提升策略的效果评估 10
5 结论 12
参考文献 13
致 谢 14
