随着环境污染的问题越来越严重,风能作为一种不会产生任何污染的可再生能源受到了人们的高度重视。在这样的背景下,本文以风力机叶片为研究对象,采用有限元法应用模态、流-固耦合、疲劳分析三大模块研究了风力机叶片的结构动力学特性和疲劳特性。在结构动力特性研究中,首先根据空气动力学理论建立2MW风力发电机叶片的三维模型,然后,利用有限元软件对其建立有限元模型,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,文中考虑了叶片处于不同转速时对其动力特性的影响,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,着重研究了不同叶片结构在复杂工况下的结构动力学特性,为风力机叶片结构设计及优化提供了一定参考。其次,对风力机叶片应力分布进行初步分析,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、进行了研究。本文利用流-固耦合模块,主要对比气动载荷、离心载荷和重力载荷耦合作用下叶片的应力分布,分析应力分布特征;通过提取关键位置应力值域,分析叶片在旋转过程中应力的变化规律与关联特性,为叶片的后期优化设计提供了依据。本研究利用有限元数值分析方法,求得叶片在恒定风载作用下的疲劳安全系数、等效应力,将工作循环下的等效应力水平等效成对称循环下的疲劳载荷谱,选取叶片玻璃纤维材料S-N曲线。基于Miner线性疲劳累积损伤理论,应用应力-寿命法估算了 2.0MW级风力机叶片的疲劳寿命。