恭喜中國船舶重工集團公司第七0四研究所周鑫獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國船舶重工集團公司第七0四研究所申請的專利一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114996833B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-06發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210328638.2,技術領域涉及:G06F30/15;該發明授權一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法是由周鑫;劉愛兵;楊文凱;李健;易小冬設計研發完成,并于2022-03-31向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法在說明書摘要公布了:本發明涉及一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法,以金屬槳葉幾何模型作為設計輸入,在ANSYSWorkbench平臺進行整個槳葉復合材料層合板與金屬內襯的有限元建模,在ACPPost中,選擇失效準則,對槳葉各鋪層單元進行失效評價,判斷是否滿足強度要求;根據變形后的槳葉幾何模型構建水動力計算模型,用流體動力分析模塊求解得到槳葉性能與壓力分布,并進行水動力性能計算結果進行收斂判別;槳葉的水動力與復合材料強度計算,由Fluent、ACP以及StaticStructural等組件實現,基于ANSYSWorkbench平臺數據傳遞操作簡單,交互便捷,完成復合材料螺旋槳性能的綜合分析。
本發明授權一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法在權利要求書中公布了:1.一種金屬內襯結構復合材料螺旋槳的預變形設計方法,其特征在于,以金屬槳葉幾何模型作為設計輸入,采用以下步驟實現:步驟一:在三維建模軟件中提取槳葉幾何的壓力面、吸力面的片體模型,并導入ANSYSWORKBENCH平臺ACP模塊;步驟二:在ACPPre的子模塊中,完成金屬與復合材料屬性的定義、槳葉壓力面與吸力面有限元網格劃分、槳葉復合材料鋪層的定義,定義復合材料鋪層時,通過創建不同的Stackups和SubLaminates建立槳葉的復合材料層合板與金屬內襯的有限元模型,并將ACP模塊中定義的網格、幾何、材料屬性以及復合材料定義傳遞到Mechanical模塊;步驟三:根據槳葉幾何模型構建水動力計算模型,利用流體動力分析模塊求解得到槳葉性能與壓力分布,并將計算結果傳遞到Mechanical模塊;步驟四:在Mechanical模塊中對槳葉有限元模型添加約束,加載槳葉表面壓力分布,得到槳葉各向變形,輸出槳葉各特征節點笛卡爾坐標X0,Y0,Z0以及變形結果UX,UY,UZ,得到變形后各節點的笛卡爾坐標X0+UX,Y0+UY,Z0+UZ;步驟五:在ACPPost中,選擇失效準則,對槳葉各鋪層單元進行失效評價,判斷是否滿足強度要求,如不滿足,則返回ACPPre模塊中對復合材料鋪層進行調整,包括鋪層厚度,鋪層角度,直到滿足強度要求;步驟六:根據步驟四所得的數據,重新構建槳葉各半徑剖面型線,得到變形后的復合材料槳葉幾何模型;步驟七:根據變形后的槳葉幾何模型構建水動力計算模型,利用流體動力分析模塊求解得到槳葉性能與壓力分布,并進行水動力性能計算結果進行收斂判別,收斂,則輸出此時的槳葉幾何模型,各節點坐標X1,Y1,Z1;未收斂,則重復步驟三到七,直到水動力性能計算結果收斂;步驟八:基于步驟七所得的槳葉幾何與步驟一中初始金屬槳幾何,利用各對應節點笛卡爾坐標,進行預變形處理,即取節點坐標2X0-X1,2Y0-Y1,2Z0-Z1構建預變形槳葉幾何模型,此為預變形槳葉自然狀態幾何;步驟九:基于步驟八所得的預變形槳葉幾何,重復步驟一到步驟七,得到水動力性能計算結果收斂后的預變形復合材料螺旋槳工作狀態幾何;步驟十:對步驟九所得的復合材料螺旋槳工作狀態的水動力效率進行考核,滿足水動力性能要求,則輸出復合材料螺旋槳鋪層方案與其自然狀態幾何型值;不滿足水動力性能要求,則在步驟五中對鋪層厚度、鋪層角度進行調整,直到滿足規定水動力性能要求。
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