多工况载荷下航空发动机支架拓扑优化设计

作     者：邢广鹏 孙志刚 崔向敏 吴伟晶 贾鹏超 贾志刚 XING Guangpeng;SUN Zhigang;CUI Xiangmin;WU Weijing;JIA Pengchao;JIA Zhigang

作者机构：中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101300 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院成都610500 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2020年第35卷第11期

页      码：2248-2262页

摘      要：将基于变密度法的拓扑优化技术引入到航空发动机外部支撑结构(例如附件支架)设计中,以多工况下的总柔度为目标函数,以体积为约束函数对某发动机支架进行基于拓扑优化的结构设计。根据发动机机匣与附件的相对位置关系建立支架初始模型,开展发动机外部支架结构受力分析研究,建立了基于多工况载荷下拓扑优化和考虑强度影响的尺寸优化相结合的发动机外部支撑结构设计方法,并对最终支架结构进行强度、振动、外廓性校核评估。结果表明:最终模型最大应力出现在工况3情况下,最大主应力为345 MPa低于材料疲劳极限;支架的第1阶固有频率在发动机最高转速频率的1.25倍以上。采用该方法对某发动机外部支撑结构进行拓扑优化设计,在满足强度、振动和外廓要求的前提下,最终模型质量仅为初始模型的7.3%。基于多工况的优化结果更符合发动机实际工作需求,该方法研究具有工程应用前景。

主 题 词：拓扑优化 变密度法 附件支架 多工况载荷 尺寸优化 

学科分类：082502[082502] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0701[理学-数学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13224/j.cnki.jasp.2020.11.002

馆 藏 号：203993382...