
結構鋪層校核對葉片結構設計來說也必不可少。前在校核方面,大多用通用商業有限元軟件,比如ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等。對葉片進行校核時,考慮單層的極限強度、自振頻率和葉尖撓度[6],分析模型有殼模型和梁模型等,并且能夠做到這兩種模型的相互轉換[7],如圖2,3所示。與其他葉片結構相比,目前大型葉片的中空夾芯結構具有很高的抗屈曲失穩能力,較高的自振頻率,這樣設計出來的葉片相對較輕。有限元法可用于設計,但更多用于模擬分析而不是設計,設計與模擬必須交叉進行,在每一步設計完成后,必須更新分析模型,重新得到鋪層中的應力和應變數據,再返回設計,更改鋪層方案,再分析應力和變形等,直到滿足設計標準為止,如圖4所示。因為復合材料正交各向異性的特殊性,葉片各鋪層內的應力并不連續,而應變則相對連續,所以葉片結構校核的失效準則有時候完全采用應變失效準則。

2.3材料選擇
葉片發展初期,由于葉片較小,有木葉片、布蒙皮葉片、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片、鋁合金葉片等等,隨著葉片向大型化方向發展,復合材料逐漸取代其他材料幾乎成為大型葉片的唯一可選材料。復合材料具有其它單一材料無法比擬的優勢之一就是其可設計性,通過調整單層的方向,可以獲得該方向上所需要的強度和剛度。更重要的是可利用材料的各向異性,使結構不同變形形式之間發生耦合。比如由于彎扭耦合,使得結構在只受到彎矩作用時發生扭轉。在過去,葉片橫截面耦合效應是一個讓設計人員頭疼的難題,設計工程想方設法消除耦合現象。但在航空領域人們開始利用復合材料的彎扭耦合,拉剪耦合效應,提高機翼的性能[8]。在葉片上,引人彎扭耦合設計概念,控制葉片的氣彈變形,這就是氣彈剪裁。通過氣彈剪裁,降低葉片的疲勞載荷,并優化功率輸出[9]。