您所在的位置:首页 > 智库 > 智能设计

拓扑优化技术在飞机发动机吊挂结构设计中的应用

发布时间:2017-05-06 作者:佚名  来源:CAE部落
长期以来,飞机结构设计依靠传统设计经验以及各种试验数据的累积,研制周期长、成本高, 无法满足客户对研制周期及成本控制的要求。为了降低研制成本,节约宝贵的设计周期,只能通过 减少设计迭代次数来实现,而结构优化技术为实现这种理想设计提供了可能。据国外资料报道,空 客公司空客 A350 飞机后机身整体结构初始设计中采用先进拓扑优化技术,获得了鲜明的主要传载 结构,考虑所有工况得到新的设计,结构应力均匀,减重 15-20%[1]。
    1 概述
 
    长期以来,飞机结构设计依靠传统设计经验以及各种试验数据的累积,研制周期长、成本高, 无法满足客户对研制周期及成本控制的要求。为了降低研制成本,节约宝贵的设计周期,只能通过 减少设计迭代次数来实现,而结构优化技术为实现这种理想设计提供了可能。据国外资料报道,空 客公司空客 A350 飞机后机身整体结构初始设计中采用先进拓扑优化技术,获得了鲜明的主要传载 结构,考虑所有工况得到新的设计,结构应力均匀,减重 15-20%[1]。
 

空客 A350 飞机后机身整体结构拓扑优化

 
    图1 空客 A350 飞机后机身整体结构拓扑优化
 
    本文利用拓扑优化技术,对飞机发动机吊挂结构进行了优化设计,设计结果表明,该设计方法
 
    有效减少了设计迭代次数,节省了研制周期及成本,能够满足客户对研制周期及成本控制的要求。
 
    2 发动机吊挂结构简介
 
    翼吊飞机布局发动机通过吊挂固定在机翼下方,发动机吊挂一般为盒形梁式结构,将发动机所 有推力及惯性载荷传递至机翼,民用运输机发动机典型吊挂结构见图 2 所示。
 
   民用运输机发动机吊挂结构
 
    图2 民用运输机发动机吊挂结构
 
    吊挂盒段结构为吊挂主承力结构,一般多采用为梁式薄蒙皮结构,梁缘条承受弯矩,梁腹板、 侧壁蒙皮承受剪力。吊挂与发动机通过吊挂前肋、后肋连接,吊挂与机翼通过吊挂前撑杆、主接头、 侧向接头以及后撑杆连接,为超静定连接结构。
 
    3 拓扑优化设计
 
    根据吊挂总体外形、发动机及机翼对接接口位置关系以及吊挂设计载荷等设计输入,建立了吊 挂结构方案拓扑优化模型(图 3),利用 OptiStruct 拓扑优化算法,得到一种传力路径直接的结构布 局形式。
 
    3.1 拓扑优化模型建立
 
    该模型选取了 3 种最严重载荷工况进行计算,拓扑优化设计变量为单元密度,目标函数为 3 种 工况的加权应变能最小,约束条件为体积比 0.3,利用 HyperMesh 建立的拓扑优化模型见图 3,从 图中可以看出,载荷通过 RBE2 刚性单元施加在发动机重心上,该模型共有 134506 个节点,121258 个实体单元。
 
吊挂结构拓扑优化模型
 
图3 吊挂结构拓扑优化模型

2
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
相关资料推荐