[发明专利]船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶及其设计方法

摘要

本发明公开了一种船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶的设计方法，设计碳纤维复合材料大侧斜桨叶的母型金属材料桨叶；确定碳纤维叠层单元的铺层设置方案；由所得结果堆叠生成单个碳纤维复合材料大侧斜桨叶实体几何模型，然后周向旋转复制得到叶片数个复合材料大侧斜桨叶实体几何模型；若不符合要求则修改铺层角度、铺层顺序、铺层厚度；确定船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶模型。本发明还公开了一种船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶。本发明能够有效填补国内该技术方面的缺项，甚至能进一步形成设计规范，有力促进国内船用高性能复合材料桨叶的自主研发和推广应用。设计方法也适用于复合材料喷泵和泵喷叶片设计。

主权项

1.一种船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶设计方法，其特征在于，包括：步骤1，设计碳纤维复合材料大侧斜桨叶的母型金属材料桨叶；步骤2，确定碳纤维叠层单元的铺层设置方案，包括铺层角度、铺层顺序和铺层厚度；步骤3，由步骤2所得结果堆叠生成单个碳纤维复合材料大侧斜桨叶实体几何模型，然后周向旋转复制得到叶片数个复合材料大侧斜桨叶实体几何模型；步骤4，计算步骤3所得模型的水动力性能，所述水动力性能包括水动力效率，判断所述水动力效率与步骤1所得的所述母型大侧斜金属材料桨叶的差距是否在预设范围之内，若是，则进入步骤5，若否，则回到步骤2并修改所述铺层设置方案；步骤5，提取所述步骤4水动力性能计算结果中的桨叶壁面不同网格节点处的坐标信息和压力载荷，结合所述步骤3得到的所述实体几何模型进行有限元计算，获取碳纤维复合材料螺旋桨叶的静力学特征，提取碳纤维铺层应力，判断所述碳纤维铺层应力是否小于预设许用应力，若是，则进入步骤6，若否，则回到步骤2并修改所述铺层设置方案；步骤6，采用有限元方法计算所述步骤5所得到的碳纤维复合材料螺旋桨叶的模态频率，判断桨叶固有频率是否满足频率错位要求，若是，则进入步骤7，若否，则回到步骤1并增加所述母型大侧斜金属材料桨叶叶截面厚度；步骤7，确定船用碳纤维复合材料大侧斜螺旋桨叶模型。