基于铺覆模拟的复合材料螺旋桨叶片分区域铺层优化

作     者：李雪芹 郭双喜 陈科 LI Xueqin;GUO Shuangxi;CHEN Ke

作者机构：先进复合材料重点实验室中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 海军研究院北京100161 

出 版 物：《宇航材料工艺》 (Aerospace Materials & Technology)

年 卷 期：2022年第52卷第1期

页      面：45-51页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助(2017YFB0703300) 国防基础科研计划项目资助(JCKY2019205C002)。 

主　　题：铺层优化 螺旋桨叶片 复合材料 铺覆模拟 有限元分析 

摘      要：为了提高复合材料螺旋桨叶片的结构刚度,分区域优化设计了叶片复合材料结构的铺层角度。根据螺旋桨叶片的厚度和载荷条件,将其划分为4个区域。铺层优化以0°、45°、90°及-45°四个方向的铺覆在各个区域的模拟结果为基础。与初始的铺层方案[0/45/0/-45]sn相比,优化后叶片的铺层方案能使铺层的主方向接近叶片各截面中心点的连线。优化后螺旋桨叶片的1阶和3阶频率提高超过了25%,2阶频率提高超过了5%;表面均布载荷下叶片变形减小了50%,热载荷下叶片变形减小了约25%;优化达到了提高叶片结构刚度的预期效果。分区域优化的方法既利用了复合材料的可设计性又提高了优化效率,适用于复杂复合材料结构的铺层优化。