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机械载荷测试是风电机组型式试验中最重要的项目，寿命预测是关键部件安全设计中最重要的步骤。载荷测试和寿命预测是风电机组承载部件进行型式试验有可能涉及到的最复杂、最花费精力的测试项目。IEC的载荷测试方法已经发布了约10年没有进一步变化，近几年GL和欧美的检验专家都在不断审视当前通用载荷测试方法的适用性，IEC的专家也有提出把寿命预测方法加到现行标准中的建议，这就需要讨论预测时是采用线性损伤累积方法还是非线性损伤累积的方法问题。 本文从工程实际中遇到的问题出发，针对风电机组关键部件——风轮叶片的疲劳载荷和寿命预测问题进行了分析，首先使用行业中通行的软硬件搭建了具有通用意义的风电机组叶片疲劳载荷数据采集和分析系统，随后依据IEC和国家标准方法，按照等效载荷的需求，使用传统线性损伤累积方法对风力机载荷部件的疲劳寿命进行了预测，并初步分析了系统预测误差，顺带概括了非线性预测在系统测试中的可行性方案。基于疲劳裂纹扩展理论，研究了复合材料层压结构叶片的非线性研究现状，提出了基于残余强度复合材料层压结构叶片疲劳寿命预测理论方法以及具体残余强度因子的确定方法。最后结合材料特性和整机载荷测试数据，选择某兆瓦级复合材料层压结构风力机叶片进行了基于残余强度的非线性损伤累积方法进行了寿命预测实践。具体研究内容如下： （1）首先描述了寿命预测对象的数据来源——使用IMC公司软硬件搭建的行业通用型风电机组叶片疲劳载荷数据采集和分析系统。然后根据国家标准对疲劳载荷谱进行了线性损伤累积方法的计算，得到了其寿命周期内的等效载荷谱，随后对预测寿命数据进行了误差分析；最后对非线性损伤累积的测试方案进行了初步探讨，提出了材料特性对非线性方法的需求，再根据误差提出线性方法分析所遇到的问题。 （2）从材料特性的角度阐述了线性方法的不合理性，详细阐述了行业中复合材料层压结构非线性疲劳寿命预测的应用现状。从理论角度分析研究了残余强度非线性损伤累积方法在分析各向异性复合材料层压结构的优越性。从材料内部结构角度研究了残余强度非线性寿命预测公式的演变过程，然后完整归纳提出了基于残余强度的复合材料层压结构风力机叶片寿命预测的理论公式。 （3）研究了结构材料和整机的加载方法，详细描述了层压结构特性参数的采集过程和试验过程，按照材料常幅加载——变幅加载——二三模块谱加载——WISPER谱加载的顺序得到获得修正的复合材料层压结构的S-N曲线。研究了整机模态参数的获得方法，随后指明了在Bladed软件中模拟叶片整机载荷测试过程和疲劳寿命累积和预测的过程。 （4）研究了基于残余强度复合材料层压结构风力机叶片寿命预测结果的精度问题。通过典型整机叶片测试数据进行了误差分析尝试。 （5）通过分析当前国内外风力机疲劳载荷测试机构的现状、国内外风电机组相关认证、检测机构的能力对比情况，研究了国家标准中增加寿命预测指标的可行性。 总结上述内容，本文在复合材料层压结构风力机叶片疲劳寿命预测方面有以下创新点： （1）总结并提出了切实可行的实测载荷数据与基于Bladed模拟载荷数据对比改进兆瓦级复合材料层压结构风力机叶片设计的一套方法。 （2）完整总结提出了基于残余强度的复合材料层压结构风力机叶片疲劳载荷和寿命预测方法，并通过整机叶片实测载荷数据与模拟载荷数据对比的方法验证了该寿命预测方法的有效性。 （3）依据材料和结构测试通用规则，搭建并完成了一套从材料到整机实测的风力机叶片的基本特性参数试验系统，并通过模型和实测数据两个方面对基于残余强度的复合材料层压结构风力机叶片疲劳载荷和寿命预测方法进行了验证。 （4）对比分析国内外风力机载荷测试和寿命预测机构的发展和能力，研究了在风力机载荷测试国家标准中增加疲劳载荷条件下非线性损伤累积寿命预测方法的意义和可行性。