(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111479248.7 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 中国船舶科 学研究中心 地址 214082 江苏省无锡市滨湖区山水东 路222号 (72)发明人 许影博　武珅　刘登成　辛公正　 唐登海　 (74)专利代理 机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 代理人 严梅芳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种极地船舶螺 旋桨强度计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种极地船舶螺旋桨强度计算 方法， 基于有限元方法对极地船舶螺旋桨强度进 行计算， 操作过程如下： (一)建立螺旋桨有限元 模型： (二)网格划分： 指定壁面上网格单元的最 大尺度， 通 常选取0.01倍的螺旋桨直径作为网格 单元的最大尺度， 生成四面体网格； 螺旋桨网格， 同时赋予几何模型的材料属性， 给定泊松比、 杨 氏模量和密度； (三)约束和载荷施加： 在桨榖两 侧端面施加固定约束， 载荷方向为垂直于0.7半 径处的弦线， 载荷方向； (四 )螺旋桨强度计算及 结果处理： 基于有限元静力学求解方法， 计算获 得了螺旋桨的等效应力分布， 螺旋桨等效应力分 布完成， 给出了最大应力的位置和数值， 从而实 现极地船舶螺 旋桨强度计算， 操作方便 。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 114154379 A 2022.03.08 CN 114154379 A 1.一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 基于有限元方法对极地船舶螺旋 桨强度进行计算， 操作过程如下： (一)建立螺 旋桨有限元模型： 根据螺旋桨参数获得不同半径 处的桨叶剖面线， 把螺旋桨不同半径 处的叶剖面线导入 三维建模软件； 通过曲线扫略生成叶片三维 实体， 创建桨榖， 螺 旋桨单叶片模型； 根据载荷施加位置对叶片表面进行分区， 把建立好的三维模型导出为 igs格式文件， 利用有限元 软件读入三维几何文件； (二)网格划分： 指定壁面上网格单元的最大尺度， 通常选取0.01倍的螺旋桨直径作为网格单元的最大 尺度， 生成四面体网格； 螺旋桨网格， 同时赋予几何模型的材 料属性， 给定泊松比、 杨氏模量和密度； (三)约束和载荷施加： 在桨榖两侧端面施加固定约束， 载荷方向为垂直于 0.7半径处的弦线， 载荷方向； (四)螺旋桨强度计算及结果处 理： 基于有限元静力学求解方法， 计算获得了螺旋桨的等效应力分布， 螺旋桨等效应力分 布完成， 给 出了最大应力的位置和数值， 从而实现极地船舶螺 旋桨强度计算。 2.如权利要求1所述的一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 约束和载荷施 加中， 载荷工况1， 力为Fb， 在叶片吸力面上， 对从0.6R到叶梢并从导边延伸0.2倍弦长的区 域， 均匀施加的压力。 3.如权利要求1所述的一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 约束和载荷施 加中， 载荷工况2， 力为50％Fb， 在叶片吸力面上， 对从0.9R以外的螺旋桨的叶梢区域， 均匀 施加的压力。 4.如权利要求1所述的一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 约束和载荷施 加中， 载荷工况3， 力为Ff， 在叶片压力面上， 对从0.6R到叶梢并从导边延伸0.2倍弦长的区 域， 均匀施加的压力。 5.如权利要求1所述的一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 约束和载荷施 加中， 载荷工况4， 50％Ff,在叶片压力面上， 对从0.9R以外的螺旋桨的叶梢区域， 均匀施加 的压力。 6.如权利要求1所述的一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 其特征在于： 约束和载荷施 加中， 载荷工况5， 60％ ×max{Fb,Ff}， 在叶片压力面上， 对从0.6R到叶梢并从随边延伸到 0.2倍弦长的区域， 均匀施加的压力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114154379 A 2一种极地船舶螺 旋桨强度计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及极地船舶 推进器结构性能评估技术领域， 尤其是一种极地船舶螺旋桨 强度计算方法。 背景技术 [0002]极地船舶螺旋桨在工作过程中会与冰体发生碰撞作用， 使得其工作环境十分恶 劣， 因此螺 旋桨的强度直接影响极地船舶运行安全性。 [0003]建立极地船舶螺旋桨强度计算方法， 可以在设计阶段对螺旋桨 的强度进行评估， 提升产品设计迭代效率， 可以为极地船舶螺 旋桨结构设计提供支撑 。 发明内容 [0004]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点， 提供一种极地船舶螺旋桨强度计算方 法， 从而是一种基于有限元方法的极地船舶螺旋桨强度计算方法， 使用该方法可以计算出 螺旋桨最大等效应力值及最大等效应力发生位置， 满足设计阶段对于螺旋桨强度的评估要 求。 [0005]本发明所采用的技 术方案如下： [0006]一种极地船舶螺旋桨强度计算方法， 基于有限元方法对极地船舶螺旋桨强度进行 计算， 操作过程如下： [0007](一)建立螺 旋桨有限元模型： [0008]根据螺旋桨参数获得不同半径处的桨叶剖面线， 把螺旋桨不同半径处的叶剖面线 导入三维建模软件； [0009]通过曲线扫略生成叶片三维 实体， 创建桨榖， 螺 旋桨单叶片模型； [0010]根据载荷施加位置对叶片表面进行分区， [0011]把建立好的三维模型导出为 igs格式文件， 利用有限元 软件读入三维几何文件； [0012](二)网格划分： [0013]指定壁面上网格单元的最大尺度， 通常选取0.01倍的螺旋桨直径作为网格单元的 最大尺度， 生成四面体网格； [0014]螺旋桨网格， 同时赋予几何模型的材 料属性， 给定泊松比、 杨氏模量和密度； [0015](三)约束和载荷施加： [0016]在桨榖两侧端面施加固定约束， 载荷方向为垂直于 0.7半径处的弦线， 载荷方向； [0017](四)螺旋桨强度计算及结果处 理： [0018]基于有限元静力学求解方法， 计算获得了螺旋桨 的等效应力分布， 螺旋桨等效应 力分布完成， 给 出了最大应力的位置和数值， 从而实现极地船舶螺 旋桨强度计算。 [0019]其进一步技术方案在于： [0020]约束和载荷施加中， 载荷工况1， 力为Fb， 在叶片吸力面上， 对从0.6R  到叶梢并从 导边延伸0.2倍弦长的区域， 均匀施加的压力。说　明　书 1/5 页 3 CN 114154379 A 3