预埋光纤光栅传感器的碳纤维复合材料螺旋桨水下动应变在线测试

摘要

[目的]碳纤维复合材料(CFRP)螺旋桨具有轻质高强、低振动、低噪音、耐腐蚀、抗疲劳等优势。为了准确获知CFRP螺旋桨桨叶在水动力载荷下的变形和应变,提出一种水下运转状态下CFRP螺旋桨动应变在线测试方法。[方法]将光纤光栅(FBG)传感器预埋于CFRP螺旋桨,搭建CFRP螺旋桨水下动应变测试系统,设置2类测试工况:进速为0 m/s,转速从50~400 r/min依次增加;转速保持427 r/min不变,进速从0~1.6 m/s依次增加。通过FBG传感器采集上述2类工况下CFRP螺旋桨的动应变数据,对动应变数据进行时域和频谱分析。[结果]结果表明,CFRP螺旋桨上各测点的动应变特征频率一致,且与转速相关;各测点的动应变峰值取决于测点位置,即螺旋桨的结构力学特征。[结论]实现了CFRP螺旋桨在水下运转状态下的动应变在线测试,测试结果合理可靠,可为CFRP螺旋桨的理论设计和分析提供重要的实证依据,对研究螺旋桨振动噪声和水动力性能具有重要意义。