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本文对大型风力机玻璃钢叶片的结构设计和数值分析方法进行了研究。在对国内外风力机发展状况、叶片设计和数值分析方法研究现状进行充分研究的基础上,针对现代风力机叶片采用变速变桨距控制,采用玻璃钢等复合材料制成大挠度柔性叶片的特点,根据非线性弹性梁和薄壳理论,利用复合材料梁截面分析软件(变分渐进线梁截面分析软件VABS)、结构分析软件ANSYS、疲劳分析软件FE-SAFE对叶片结构设计、强度、疲劳寿命数值分析方法进行研究,得出了一套工程上可行的叶片结构设计与数值分析方法。在叶片结构设计方面,依据风力机叶片设计理论和一维非线性弹性梁理论,通过对风力机叶片截面扭转中心、形心的计算来引导风力机叶片的整体结构设计。通过VABS方法和相应软件对叶片截面进行计算,验证其是否满足设计要求,特别是气弹稳定性的设计要求,然后研究了通过放样在三维软件中得到叶片整体模型的方法。利用ANSYS WORKBENCH工具,对叶片动力特性分析方法进行了研究。由于风力机叶片在不同转速下工作,文中考虑了叶片旋转对其动力特性的影响,针对叶片结构和复合材料特性,选择复合铺层壳单元(SHELL281),对叶片进行了复合材料铺层和材料定义,研究了单元网格划分和边界约束施加的方法,分析计算得到叶片在不同转速转动过程中的固有频率。对计算结果进行分析,并与实验结果对比表明,计算所采用的复合材料数值计算方法是可行的,并具有较高的精度。考虑到叶片外型曲面和外载荷分布的复杂性,论文在叶片静力数值分析时,对有限元模型建立、分布气动力的施加、复合材料铺层等进行了研究。通过在叶片截面的扭转中心建立导向节点,多点约束方程(MPC)将载荷传递到叶片表面,求解后得出了复合材料各铺层的应力结果,并根据计算结果对叶片进行了强度校核,为叶片的后期优化设计提供了依据。叶片疲劳寿命分析时,应用ANSYS和疲劳分析软件FE-SAFE将风力机疲劳载荷历程加载到叶片各个截面上,采用平均应力修正理论对叶片材料S-N曲线进行修正；并采用全寿命计算方法、关键平面法对叶片进行疲劳分析；考虑叶片加工过程中的影响因素,得到相对合理的计算结果,对叶片裂纹萌生和疲劳寿命薄弱部位有很好的预测。本文通过对风力机叶片结构设计与数值分析方法研究,解决了风力机叶片设计过程中截面设计和结构数值分析的一些问题,总结出一套可行的叶片设计和数值分析方法。计算分析结果与实验结果进行了对比,已验证分析方法的正确性。