随着人类居住环境的恶化以及能源危机的困扰,可再生能源受到各国政府的重视,风力发电依靠其先进的技术,较低的成本以及安全系数高等优势成为目前最为常用的新能源生产方式。我国作为能源消耗大国,为了更好的改善能源发展的困境,提出了《可再生能源长期发展规划》以及《十三五规划》等各种方针。风力发电机年发电量的高低主要取决于叶片性能的好坏,很多因素都会导致叶片性能降低,在风机运行中,环境因素是导致叶片性能降低的主要因素。目前全球变暖导致极端天气出现频率增高,极端温度不仅会导致叶片材料性能下降,还会加大叶片载荷。因此,要保证叶片在使用年限内正常工作,必须在对其进行疲劳设计时考虑极端温度的影响,并且结合叶片数值模拟结果,提出合理化的建议。本文先通过实验及理论推导等方法确定叶片材料的性能,其次利用UG建立叶片模型,通过ACP铺层及实体化,最终导入ANSYS Workbench进行有限元分析,主要成果如下:1)考虑叶片常用材料玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的性能随温度的变化而变化,本文通过拉伸试验以及理论推导建立复合材料拉伸强度、弹性模量、剪切模量以及热膨胀系数、热导率与温度的关系式。2)通过ANSYS Workbench分析软件对叶片进行热-结构耦合分析发现,在常温额定风速下,叶片的最大等效应力及剪切应力均发生在叶根与相近翼型截面连接处以及叶根部位,应力沿叶片展向均匀分布。极端温度模拟分析显示,低温环境会对叶片产生不可挽回的损伤。3)对叶片根部铺层材料进一步分析,取第1层(45℃)、第2层(-45℃)、第6层(0℃)、第28层(90℃)分别进行常温和极低温度环境下静力学分析,结果显示,四种铺层中0°铺层承受最大载荷,±45°铺层次之,90°铺层最小。相较于常温下各个铺层的性能,极低温度环境下,各个铺层的最大等效应力和剪切应力均有明显增长。4)汇总温度与叶片性能数据显示,在-20℃时叶片危险截面所承受的最大载荷已经远远超过叶片材料的拉伸强度,叶片前后缘部位则已经接近叶片材料的强度极限。因此,如果叶片运行环境温度低于-20℃应当对叶片根部、前后缘加固,并且做好叶片保温措施。5)叶片疲劳寿命分析表明,低温是导致叶片早期失效的重要原因。当环境温度低于-20℃时,此时叶片极易产生裂纹,引起叶片表面产生应力集中点,最终导致叶片发生低温脆断。