风力机叶片是捕获风能的关键部件,受力情况非常复杂,其结构刚强度和稳定性决定着风力发电机组的正常运行。复合纤维铺层决定叶片的结构性能,为此,论文应用正交试验设计法探究铺层角度、铺层顺序及0°铺层比例对叶片结构性能的影响和铺层参数之间的耦合作用。以某1.5MW叶片为研究对象,针对叶片最大应力值出现在距叶根0-2/3处的实际情况,建立0~28.75m段的有限元模型。通过Bladed软件模拟风载,计算得到各极限风况下叶片各截面的集中载荷和弯矩。以铺层角度、铺层顺序和0°铺层比例为试验因素,根据试验安排建立正交试验设计表和数学模型;以Tsai-Wu失效因子和最大位移为衡量叶片结构性能的指标,仿真分析不同试验因素水平组合的Tsai-Wu失效因子和最大位移,并对仿真结果进行数理统计分析。结果表明:0°铺层比例对叶片刚度和强度的影响最大,铺层顺序对叶片刚度的影响大于铺层角度的影响,铺层角度对叶片的强度影响大于铺层顺序的影响。随着铺层角度的递增,叶片强度提高、刚度降低,对叶片结构性能的影响不一致;铺层顺序对叶片的强度和刚度影响也不一致,表现为不同指标下铺层顺序的最优水平不同。铺层角度和铺层顺序的耦合关系对叶片性能的影响不大,铺层顺序和0°铺层比例的耦合作用对叶片结构性能存在较大影响。优化叶片原有铺层方案,仿真分析结果表明优化后叶片的结构性能提高;采用Tsai-Wu张量理论对铺层材料进行强度校核,叶片各铺层材料满足强度要求。