[发明专利]一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法

权利要求书

1.一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

（a）对船用螺旋桨设计模型三维图像文件进行预处理；

（b）对预处理后的三维图像文件进行叶片分割，提取单个叶片以及与页片相连的桨毂图像；

（c）将步骤（b）获取的三维图像文件导入ANSYS软件中，进行网格划分；

（d）对螺旋桨下端面施加所有自由度约束；同时，对整个螺旋桨模型以重力作为预紧力施加载荷约束；

（e）进入模态求解模块，设置模态频率阶数以及求解方法，进行仿真获取无支撑的螺旋桨模态振型，将振动位移最大的两阶振型中变形最大的位置作为首个支撑点，进行支撑；

（f）重复步骤（e）的仿真，得到具有单个支撑的螺旋桨模态振型，再次获取各模态中变形位移量最大的点，进行进一步支撑，根据实际工况，重复上述支撑，完成支撑优化。

2.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于步骤（a）中预处理具体为：对船用螺旋桨设计模型三维图像文件进行删减，去除三维图像中的辅助面或线。

3.如权利要求2所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于预处理还包括：对于螺旋桨模型叶梢部分未闭合曲线形成的尖角，选择同心圆柱面截取尖角部分，所述的同心圆柱面截圆直径小于螺旋桨直径9-11mm，优选10mm。

4.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于步骤（c）中，文件导入ANSYS软件后，选择10节点四面体solid187单元，对图像进行网格划分。

5.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（a）中将螺旋桨模型进行分割时，按螺旋桨结构的复杂程度将桨毂部分和叶片部分分割开来。

6.如权利要求5所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（c）中，进行网格划分时，对桨毂部分和叶片部分分别设置较小单元和稍大单元。

7.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（d）中施加约束条件时，为了与实际工况相符合，设置下端面的六个自由度全部约束，根据实际不同的装夹工况能够进行相应的修改。

8.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（e）中，设置的模态频率阶数为10-15阶，优选15阶。

9.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（e）中，求解方法采用BOLCK LANCZOS方法。

10.如权利要求1所述的一种基于有限元的大型船用螺旋桨模态分析及支撑设计优化方法，其特征在于：步骤（f）中，根据实际的工况，使振动位移最大振型的全局变形相比未支撑优化20%以上；或者，使振动位移最大振型的最大变形减小20%，完成优化。