高冰级螺旋桨疲劳强度研究

王建强,周旻,丁举,孙慧,王金宝

摘要:以某 PC2 冰级螺旋桨为研究对象，将 IACS 规范中2 组交变冰载荷工况的静强度有限元计算数据为输入，分析螺旋桨在应力频率谱和累积疲劳损伤率（MDR）这2 种疲劳准则下的疲劳性能，提出了一种合理和可行的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法，并分析了螺旋桨侧斜、纵斜、剖面型式及平均应力修正理论对冰载荷作用下螺旋桨疲劳性能的影响。研究表明：对于非大侧斜桨，正侧斜角和正纵斜角均对疲劳性能有利；导缘和随缘加厚的冰区翼型能显著改善疲劳性能，有利于在保证疲劳强度的情况下实现冰区螺旋桨的轻量化；相对于传统的修正理论，IACS 推荐的平均应力修正理论偏于保守。论文提出的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法得到了“雪龙2”号实船走航监测数据的验证。

关键词：冰区螺旋桨；疲劳；MDR；平均应力修正