风力机运行在复杂的自然环境中,塔筒作为风力发电机的主要支撑结构,除受到作用在筒壁上的空气动力荷载与塔身自重之外,还受到由风轮和机舱传递的重力、水平推力以及偏航力矩等,其力学特性直接影响到风力发电机的工作性能。本文主要采用有限元方法结合Isight软件对风力机塔筒进行稳定性和优化分析。风力机主要由叶轮、机舱和塔筒组成,各个组成部分的材料、设计及制造都有很大差异。对于风力机塔筒部分的设计,为了要满足刚度、强度和稳定性等要求,首先要计算塔筒所受的荷载。本文分析研究了风力机塔筒的荷载作用特点,利用GH-Bladed软件、简化公式和日本规范三种不同方法计算风力机塔筒的荷载,为塔筒的结构设计提供了参考依据。本文利用Abaqus软件结合Python语言建立风力机塔筒的有限元模型,对塔筒进行模态分析、线性屈曲分析和非线性屈曲分析。利用欧洲ENV1993-1-6规范和德国DIN18800-4规范验算多荷载联合作用下的风力机塔筒的稳定性,以确定塔筒的极限屈曲荷载,为塔筒的改进与加强提供依据。加劲薄壳结构具有更高的抗弯刚度和屈曲承载能力,因此在风力机塔筒内壁设置加劲肋,可以有效提高风力机塔筒承载能力。本文对比分析了常规塔筒和内加劲塔筒的稳定性,同时考虑了初始缺陷对塔筒稳定性的影响。研究表明,加劲肋可以提高塔筒的极限屈曲荷载,计算塔筒极限屈曲荷载必须考虑初始缺陷的影响。加劲肋的设置限制了塔筒的局部屈曲,改变了构件的破坏模式,提高了构件的延性和承载力。塔筒参数直径、各段厚度以及加劲肋的尺寸、布局直接影响了塔筒的造价和安全性能。本文基于Isight软件利用NSGA-II算法,在考虑了稳定性的基础上对内加劲风力机塔筒的厚度、加劲肋尺寸和根数进行多目标优化。优化后塔筒的壁厚减小,位移和应力增大,塔筒质量减小,说明风力机塔筒在满足约束和稳定性要求的前提下,材料得到充分利用。