為了減輕螺旋槳重量,控制生產(chǎn)成本,從材料對強度影響的角度進行槳的輕量化設(shè)計。研究了船級社規(guī)范中材料性能與強度的關(guān)系,以及不同性能銅合金對螺旋槳設(shè)計重量和水動力性能的影響。采用CFD和有限元相結(jié)合的單向流固耦合法對不同性能銅合金槳葉的應(yīng)力-應(yīng)變進行比較分析。結(jié)果表明,常用的船級社規(guī)范的槳葉強度校核對同一種材料不同性能的差異考慮較少,因此其對槳葉設(shè)計質(zhì)量影響較小,但槳轂設(shè)計在壓容量計算中計入了材料屈服強度的影響,尺寸可進行較大優(yōu)化設(shè)計,減重收益可觀。同時銅合金性能的提高,亦能夠提高槳葉的安全系數(shù),進一步提高了萬箱集裝箱船螺旋槳的強度安全性能。 

【文章來源】：中國造船. 2020,61(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

在結(jié)構(gòu)靜力分析模塊中加載的590/245材料槳實尺度槳葉表面壓力

將槳葉實體幾何模型導(dǎo)入結(jié)構(gòu)靜力分析模塊中進行網(wǎng)格劃分。采用軟件自帶的網(wǎng)格劃分模塊進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分[20]。網(wǎng)格類型為幾何適應(yīng)性良好的四面體網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為0.01D,3只槳的四面體單元數(shù)均在18萬左右，節(jié)點數(shù)在32萬左右，如圖5所示。螺旋槳上的離心力用計入轉(zhuǎn)速的方法來考慮，并對槳轂施加固定約束。4.3 應(yīng)力和應(yīng)變計算

圖6～圖8所示為計算得到的3種材料的槳的應(yīng)力分布。最大應(yīng)力均發(fā)生在0.6R靠近隨邊處，大小分別為50.22 MPa、51.82 MPa、52.65 MPa，遠(yuǎn)小于相應(yīng)的材料屈服強度245 MPa、260 MPa、270 MPa。圖9所示為3種材料的槳葉變形，最大變形分別為21.1 mm、22.3 mm、22.8 mm，均出現(xiàn)在槳葉梢部，反映了近似懸臂梁的槳葉變形特征。主要計算結(jié)果列于表6。圖7 630/260材料槳葉應(yīng)力分布

【參考文獻】：
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本文編號：3339123