随着风力发电技术的日渐成熟,风能得到了大规模的开发和利用。作为捕获风能的关键部件,风电叶片正朝着大型化的趋势发展。在风电叶片中,根部螺栓是连接风电叶片和风机轮毂的主要连接件,其承受着复杂的拉伸、扭转、剪切等不同类型的载荷作用。叶片上所有的载荷都通过根部螺栓传递到风机轮毂上,根部螺栓的极限强度和疲劳寿命关乎整个风电机组的安全运行。近年来,由于零部件失效引起的多起风电机组倒塌事故中,占比最多的是根部螺栓连接失效。因此,要保证风电机组的安全运行,有必要对风电叶片根部螺栓的连接性能和受力情况进行深入分析。本文通过工程计算方法和数值仿真相结合的方法,研究了风电叶片根部螺栓的受力方式和连接性能,研究了不同类型外载荷、预紧力大小对单螺栓连接结构性能、多螺栓组载荷分布及螺栓疲劳寿命的影响,旨在通过对叶片根部螺栓进行载荷监测,为叶片工程设计与运维提供理论依据。首先,本文根据高强度螺栓计算的国际标准VDI 2230和风电机组GL国际规范,结合风电机组预埋型螺栓连接结构的实际构造和受力特点,对单螺栓连接结构进行理论研究和工程计算分析。然后,通过ANSYS软件建立了风电叶片根部预埋型单螺栓连接结构的三维有限元模型,并对单螺栓结构的连接性能进行分析,结果表明:随着螺栓光杆直径从26mm到34mm的增加,螺栓的静强度增加,疲劳强度减小;拉伸载荷小于临界载荷时,螺栓载荷随拉伸载荷增加而线性增加;拉伸载荷大于临界载荷时,螺栓载荷等于拉伸载荷;螺栓载荷随压缩载荷增加而线性减少;在满足极限强度要求条件下,预紧力越大,螺栓载荷系数越小。其次,在单螺栓连接结构分析的基础上,进行风电叶片根部多螺栓组的载荷分布的研究。考虑结构大变形和接触非线性,分析了不同类型的外载荷条件下的非线性结构响应,分析了预紧力不足条件下螺栓载荷的分布情况,建立螺栓载荷和外载荷的非线性关系,结果表明:当叶根螺栓出现整体预紧力不足时,越小的预紧力其螺栓受力增加量随着外载荷的增加越大;当受力最小和最大的螺栓出现预紧力不足时,其各自相邻螺栓的载荷变化百分比随外载荷的增加近似线性增加,在最大叶根极限载荷条件下,最大变化百分比约为1%。最后,考虑到风电叶片主要受疲劳载荷而失效,在极限强度分析的基础上,应用疲劳累积损伤理论,对叶片根部螺栓的疲劳强度进行研究,对叶根螺栓进行疲劳寿命估算,得出本文选取的风电叶片根部螺栓满足寿命使用要求。并分析了预紧力对螺栓疲劳寿命的影响,得出在满足极限强度设计要求条件下,螺栓预紧力越大,螺栓连接载荷系数越小,螺栓疲劳寿命越长。