预埋FBG传感器的CFRP螺旋桨成型工艺研究

设计了一种预埋FBG传感器的分体式金属预埋件桨叶结构的CFRP螺旋桨,该结构桨叶为金属预埋件和碳纤维材料复合而成,相较于纯复合材料螺旋桨叶片,其根部强度更高,后续对该CFRP螺旋桨制作时容易铺放碳纤维预浸布。使用ANSYS ICEM软件和3D打印技术得到11个不同铺层厚度的桨叶三维实体模型,并由此得到不同碳纤维铺层的铺层模板,其形状尺寸与理论设计的更为接近。采用模压成型工艺完成预埋FBG传感器的制备,并对预埋的FBG传感器损坏的原因进行分析,可知使用模压成型工艺制备复合材料结构件,需要采用开槽方式对光纤进行引出、保护,同时对于光纤可能受弯或受较大剪切力的地方,增大其倒角或圆角,防止光纤损坏。

CFRP螺旋桨模态分析研究

为了研究CFRP螺旋桨的振动特性,避免CFRP螺旋桨在工作期间发生共振现象而造成安全事故,通过ANSYS建立了CFRP螺旋桨的有限元模型,对其进行了模态分析,获取了CFRP螺旋桨模型的固有频率和位移、应变模态振型。结果表明,CFRP桨的前三阶湿模态固有频率比干模态固有频率减小65%~68%,湿模态与干模态的各阶模态振型相似。与实验值相比,CFRP螺旋桨干模态和湿模态的误差分别在4%和6%以内,验证了仿真的准确性。探究了铺层角度对CFRP螺旋桨模态的影响,结果表明大角度铺层会提高螺旋桨的固有频率。