风电叶片根部螺栓分为圆柱螺套连接与预埋螺套连接两种方式。圆柱螺套连接方式，结构较简单，分析方法较成熟，但会削弱叶根强度，无法满足大型叶片载荷要求。而预埋螺套连接方式较少削弱叶根强度，能够满足大型叶片载荷要求。但该技术结构复杂，起步较晚，目前还处于理论研究阶段，关键分析方法仅被国外少数公司掌握且严格保密，国内对此研究尚属空白。本课题依托国家863项目“国产化原材料风轮叶片设计及制造技术开发”，课题编号：2009AA034503，并结合Sinoma50.2-2MW大型风电叶片项目，采用工程算法、有限元仿真与试验相结合的方法。重点对叶根螺栓在预埋螺套方式时的强度的分析方法与试验进行研究。主要研究内容如下：在工程算法方面，依据国际高强度螺栓计算标准VDI2230的设计原理。探讨并绘制了叶根连接系统应力分配图，据此分析载荷传递系数的力学意义及其影响因素，对构件柔度进行简化计算方法研究。推导出最小理论预紧力的计算方法。将上述研究成果运用于Sinoma50.2-2MW工程实例，获得了螺栓轴向应力、弯曲应力、扭转剪切应力、疲劳损伤值等参数。在有限元仿真方面，运用有限元软件建立叶根1/184模型，对叶根模型的应力传递途径与误差进行分析。通过叶根载荷转化，分级施加轴向外载。重点对模型边界条件和对接触面进行构造分析与定义。探讨了将无序疲劳载荷转化为有序疲劳载荷的原理与方法。将研究成果运用于Sinoma50.2-2MW工程实例，获得了螺栓轴向应力、弯曲应力、疲劳损伤值等参数。在全尺寸静力试验方面，在叶根螺栓布置1/4桥应变片，采用吊车+传感器方式进行多点加载，运用动静态应变采集仪，获得了螺栓静载拉弯组合应力。在全尺寸疲劳试验方面，根据等损伤原则转化叶片疲劳载荷，缩短了疲劳试验周期，采用变频电机+偏心轮方式进行单点激，运用动静态应变采集仪记录叶片增幅与循环次数。将上述三种方法的分析结果进行汇总与分析。研究标明：叶根外载由螺栓、预埋螺套和变桨轴承按柔度共同分配，仅有14%的外载传递到螺栓，故预紧力是螺栓静强度的主要影响因素。叶根载荷超过临界值导致接触面开口，应力重分配，螺栓与叶根外载呈非线性增长关系。限元仿真无法模拟螺纹的细节构造，而工程算法可采用经验公式计算，故工程算法的分析完整性更高。螺栓疲劳应力幅值与扭转剪切应力无关，故有限元仿真的疲劳损伤分析精度更高。