随着国内风力发电事业的飞速发展,国内已开始大量建造大型水平轴风力机进行发电。该类风力发电机一般为高耸细长空间结构,其叶片展向长、柔性好,在自重及外界荷载作用易产生变形。在云南、贵州等地的高原山区,由于低温高湿的气候环境,叶片难以避免发生覆冰现象。为防止结冰叶片在气流作用下的振动破坏,则需要了解结冰叶片的模态参数。本文以某85 m高的大型风力发电机及其46.5 m长的叶片为研究对象,通过对其进行有限元计算,对叶片和风力机整机有无结冰状态下的模态参数展开相关研究。具体工作如下:首先,利用ANSYS软件编制APDL语言建立风力机叶片的3D有限元模型,分析得到叶片的前五阶挥舞、前四阶摆振、第一阶扭转模态,并结合振型特点作了简要分析。其次,分别对叶片不同的结冰状态进行模态分析,并与无冰叶片模态进行对比。结果表明:对于自振频率来说,结冰能增大叶片的质量,进而降低叶片的自振频率;结冰也能增大叶片的刚度,进而增大叶片的自振频率;此外,结冰的分布形式对于叶片的自振频率也有一定程度的影响。对于振型而言,不同的结冰状态(包括分布形式、质量、刚度)对于叶片摆振、挥舞振型影响较小,仅靠近叶尖处的位置处的振幅会有所不同,但对于叶片30 m~46.5 m区段内的扭转振型影响较大。最后,在初步认识结冰对叶片模态影响的基础上,分析叶片结冰对于整机系统模态的影响。结果表明:静止状态下,叶片结冰对整机系统的自振频率、振型的影响基本符合同一规律,不同结冰叶片方位角的变化对整机的模态影响很小,但其能改变叶片振型出现的顺序;叶片频率的降低增大了其与塔筒耦合振动的概率,不利于风机安全。