基于擴展有限元法的大功率全回轉推進器螺旋槳疲勞裂紋擴展特性研究.pdf

1、動力定位系統(tǒng)是大型海洋裝備在惡劣海況下確保定位精度和平穩(wěn)性的核心裝備。螺旋槳是動力定位系統(tǒng)的關鍵部件，疲勞斷裂是螺旋槳主要失效形式。因此，開展復雜海洋環(huán)境下螺旋槳疲勞裂紋擴展特性研究，對開發(fā)深遠海資源、維護領海安全，最終實現(xiàn)中國由海洋大國向海洋強國的歷史跨越具有至關重要的意義。
　　本文以某型大功率全回轉推進器為研究對象，基于擴展有限元法（XFEM）計算螺旋槳裂紋尖端的應力強度因子?；趯嶒灁?shù)據(jù)推導出裂紋增長與應力強度因子之間的變

2、化關系。在此基礎上，基于線彈性斷裂理論建立大功率螺旋槳槳葉疲勞裂紋擴展數(shù)值仿真模型，研究不同裂紋尺度、載荷大小以及裂紋初始形態(tài)對螺旋槳疲勞裂紋擴展的影響。計算結果表明，隨著裂紋尺寸和載荷的增加，裂紋尖端應力強度因子隨之增大，疲勞裂紋擴展速度加快，螺旋槳可靠性降低。不同初始形態(tài)的裂紋，其擴展路徑均呈不規(guī)則的橢圓形態(tài)，并沿螺旋槳壓力面方向裂紋擴展速度相對較快。仿真得到的裂紋擴展紋理圖與螺旋槳實際斷裂表面紋理具有較好的相似度。
　　基于