风力机叶片静态载荷分析
在风力机的设计研究中，为了对风力机零部件进行强度分析、结构力特性分析以及寿命计算，确保风力机在其设计寿命内能够正常地运行，必须对风力机及其零部件所受外载荷进行计算。载荷计算是风力机设计中最为关键的基础性工作，也是所有后续风力机设计、分析工作的基础.
由于风力发电机运行在复杂的外界环境下，所承受载荷情况非常多，根据风力机运行状态随时间的变化，可以将载荷情况划分为静态载荷、动态载荷和随机载荷。动态载荷和随机载荷具有时间上和空间上的多变性和随机性，要想准确计算比较困难。而静态载荷基本上不考虑风力机运行状态的改变仅考虑环境条件改变的情况，现就风力机的这种静态载荷计算作一简要讨论。 静态载荷定义:
叶片的静态载荷是指施加在不运动结构上的不变载荷.即构件所承受的外力不随时间而变化，而构件本身各点的状态也不随时间而改变，就是构件各质点没有加速度。如果整个构件或整个构件的某些部分在外力作用下速度有了明显改变，即发生了较大的加速度，研究这时的应力和变形问题就是动载荷问题。静载荷包括不随时间变化的恒载和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载。
目前，国际上很多规范、标准对叶片载荷作了详细的规定，如国
际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL规范和丹麦的DS472标准。其中应用最广泛的是IEC61400-1标准和GL标准。
根据IEC61400-1标准，风电机组上的载荷分类主要包括： 1.空气动力载荷 2.重力载荷
3.惯性载荷，包括离心力和科氏力 4.操纵载荷
5.其它载荷，如温度载荷和结冰载荷等
精确地求出叶片上的极限载荷，对风电叶片乃至整个风电机组的设计工作具有重要意义。
风力机叶轮的基本载荷风力机依靠叶轮将风中的动能转化为机械能，叶轮是风力机最主要的承载部件。叶轮主要承受三种力：空气动力、重力和离心力。
为了便于对风力机及其零部件所承受的载荷进行计算，根据风力机系统的结构形式、运动特点和计算需要，在风力机的几个特殊位置设置了适当的坐标系，建立了一个风力机四坐标系系统(图1)。 叶片坐标系(S)：坐标原点位于叶片的各分段翼型轮廓半径的基点上，x 轴沿叶片的展向，y 轴沿叶片的翼弦方向，它与叶片的旋转方向有扭曲和扭转角。叶根坐标系(B)：坐标原点位于叶片与轮毂连接面的中心。轮毂坐标系(R)：坐标原点位于轮毂后端面的中心，Z轴沿轮毂旋转轴线方向，它与水平方向有一个轴倾角 。塔架坐标系
(T)：坐标原点位于塔架与机舱连接面的中心，X 轴垂直向下，z轴位于水平方向
图1.四坐标系系统
作用在叶轮上的空气动力是风力机最主要的动力来源，也是各个零部件载荷的主要来源。要计算风力机上的载荷就必须先计算出作用在叶片上的空气动力。目前计算作用在叶片翼型上的空气动力的主要理论依据是叶素理论。
叶素理论的基本出发点是将叶片沿展向分成许多微段(这些微段称为叶素)。假设作用在每个叶素上的气流相互之间没有干扰，作用在叶片上的力可分解为升力和阻力二维模型。作用在每个叶素单元