叶片是风力机最重要的部件之一也是受力最为复杂的部件。设计良好的叶片是风力机获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础。从风机叶片的工作特性考虑，结合复合材料强度高、密度小、耐腐蚀等优点，纤维增强复合材料也就成为叶片的主要材料的不二之选。对于复合材料风机叶片的设计，就需要有强大的理论支撑，以保证结构设计的可行性、合理性及经济性。本文采用桥联模型理论，充分考虑基体材料非线性特性对结构强度所带来的影响，并将桥联模型与有限元软件结合起来，对这种一次成型技术生产的具有三维复杂构形的复合材料风机叶片的逐次破坏过程和极限承载能力进行了分析，计算和模拟。在计算过程中只需提供纤维和基体的材料性能参数、纤维体积含量以及蒙皮和增强筋的铺层数据包括铺设角、层厚和铺层数，就可预报出复合材料复杂叶片结构的整体承载能力以及叶片破坏所处的位置，为正确评估和合理设计风机叶片结构提供了一种简便有效的分析方法。对这种确定的铺层设计方案的叶片进行了全面的分析验算。本文通过对20KW和660KW的风机叶片做了详细的铺层设计方案比较，并对这两种不同功率叶片进行了详细的强度分析、刚度分析、极限承载能力计算、破坏分析、固有频率计算以及稳定性分析。同时对大型的风机叶片如660KW做了两种结构设计方案：空心结构和加泡沫芯结构。对这两种结构进行了强度、刚度、固有频率计算和稳定性分析，同时采用NREL开发的专门计算复合材料叶片结构性能的免费开放源码程序Precomp计算出这两种结构叶片各个截面上的单位叶长质量、挥舞刚度、摆振刚度、扭转刚度和拉伸刚度等反映叶片结构性能的力学参数。通过这些力学参数的对比，以此来比较空心结构和泡沫芯结构的优劣性。用此方法实现了新型复合材料叶片结构的极限分析和合理设计，提高了叶片的强度和刚度，有效降低了叶片的重量。同时也对复合材料叶片的结构设计起到了良好的指导作用。文中的方法同样适用于其它复合材料复杂结构的极限分析与强度设计。