随着全球能源危机的进一步恶化,风能作为可再生能源在世界各国越来越受到重视,风力发电技术得到了长足的发展。风力机的风轮叶片是风力机的关键部件,叶片的气动特性影响着风能转化率,因此风力机叶片的设计及研究是整台风力机设计的关键环节。对于小型水平轴风力机叶片,当其运行时,由于受到气动力、惯性力以及自身重力的耦合作用,会产生振动。由于对叶片的强度、刚度及稳定性等问题研究不够,叶片容易在运行中损坏从而导致风力机无法运行。因此,对风力机叶片的设计、振动及强度分析尤为重要。随着有限元方法的日益成熟,采用有限元软件可以有效的实现风力机叶片的动力学及强度分析。　　 本文首先以空气动力学为基础,结合风力机的相关基本理论,采用将Wilson设计模型与Glauert涡流设计模型相结合的方法,对500W水平轴风力机叶片进行了设计及建模。　　 其次,利用ANSYS软件建立了风力机叶片的有限元模型,基于振动分析的基本理论,分析了应力刚化对风力机叶片固有频率的影响,并研究了旋转状态下叶片振型的变化规律。通过比较不同转速下的仿真结果发现,叶片旋转越快,应力刚化对固有频率的影响越大,特别是对低阶固有频率影响最为明显,在叶片的动力学分析计算中应予以考虑。其结果对于风力机叶片的动力学设计及控制具有一定的参考价值。　　 第三,对风力机叶片所受的气动载荷根据动量—叶素理论以及流体力学相关知识进行了计算求解,并分析比较了不同载荷对叶片强度分析结果的影响。结果表明,稳态风况下,重力载荷对500W小型水平轴风力机叶片的影响较小,可以忽略;惯性载荷对叶片的影响较大,尤其在叶片高速旋转状态时比较明显。对叶片的应力分析显示,叶片的最大等效应力出现在叶片中部的翼型前缘处。　　 最后,总结了本文所做的主要工作,并指出了存在的问题和今后的研究方向。