航空发动机风扇叶片冲击加强轻量化设计

作者： 柴象海   张执南   阎军   刘传欣   来源： 上海交通大学学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 轻量化设计   航空发动机   宽弦风扇叶片   3D打印   拓扑优化  

描述： 以提高风扇叶片抗冲击性能为目标,以空心率为约束条件,进行风扇叶片创新构型设计优化,并通过试验件加工和性能评估,验证所设计方案的合理性.建立了瞬态冲击载荷静力学等效方法,获取了风扇叶片在工作状态下能够有效抵抗鸟撞冲击载荷的最优质量分布.基于优化结果,建立了低质量、高抗冲击性能的风扇叶片几何构型.通过3D打印风扇叶片优化构型试验件,进行加工工艺可行性和优化构型试验件的力学性能评估,验证了优化设计方案的工艺可实现性、静力性能和抗鸟撞性能.结果表明:上述优化方法的建立能够为航空发动机空心风扇叶片设计提供可行的技术手段,使得叶片空心率提高到45%以上,并显著提升叶片抗冲击性能.

基于激光选区熔化的航空发动机喷嘴减重设计及制造技术研究

作者： 杜宝瑞   姚俊   郑会龙   于浩   林宏杰   丁若晨   来源： 航空制造技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 喷嘴   增材制造   拓扑优化   点阵结构   激光选区熔化  

描述： 航空发动机喷嘴是影响燃烧性能的关键部件,其组件众多、结构复杂,尤其内部流道加工困难,导致制造周期长、成本高。然而,作为非主承力件的喷嘴非常适用于激光选区熔化制造技术(SLM),这得益于激光选区熔化加工精度高,自由成形能力强,材料组织致密度高。基于SLM可实现自由制造的技术优势,首先对喷嘴的壳体组件进行了一体化设计,并进行了受力分析和拓扑优化,然后采用SLM打印了成形件,经过测量,可获得13.5%的轻量化效果,打印误差小于0.2mm,满足局部精加工的余量要求,随炉试件力学性能达到传统铸锻件水平。SLM简化了喷嘴的加工工序,缩短了制造周期,流道成形精度高,达到了减轻重量和改善性能的目的。

基于激光选区熔化的航空发动机喷嘴减重设计及制造技术研究

作者： 杜宝瑞   姚俊   郑会龙   于浩   林宏杰   丁若晨   来源： 航空制造技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 喷嘴   增材制造   拓扑优化   点阵结构   激光选区熔化  

描述： 航空发动机喷嘴是影响燃烧性能的关键部件,其组件众多、结构复杂,尤其内部流道加工困难,导致制造周期长、成本高。然而,作为非主承力件的喷嘴非常适用于激光选区熔化制造技术(SLM),这得益于激光选区熔化加工精度高,自由成形能力强,材料组织致密度高。基于SLM可实现自由制造的技术优势,首先对喷嘴的壳体组件进行了一体化设计,并进行了受力分析和拓扑优化,然后采用SLM打印了成形件,经过测量,可获得13.5%的轻量化效果,打印误差小于0.2mm,满足局部精加工的余量要求,随炉试件力学性能达到传统铸锻件水平。SLM简化了喷嘴的加工工序,缩短了制造周期,流道成形精度高,达到了减轻重量和改善性能的目的。

航空发动机风扇叶片冲击加强轻量化设计

作者： 柴象海   张执南   阎军   刘传欣   来源： 上海交通大学学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 轻量化设计   航空发动机   宽弦风扇叶片   3D打印   拓扑优化  

描述： 以提高风扇叶片抗冲击性能为目标,以空心率为约束条件,进行风扇叶片创新构型设计优化,并通过试验件加工和性能评估,验证所设计方案的合理性.建立了瞬态冲击载荷静力学等效方法,获取了风扇叶片在工作状态下能够有效抵抗鸟撞冲击载荷的最优质量分布.基于优化结果,建立了低质量、高抗冲击性能的风扇叶片几何构型.通过3D打印风扇叶片优化构型试验件,进行加工工艺可行性和优化构型试验件的力学性能评估,验证了优化设计方案的工艺可实现性、静力性能和抗鸟撞性能.结果表明:上述优化方法的建立能够为航空发动机空心风扇叶片设计提供可行的技术手段,使得叶片空心率提高到45%以上,并显著提升叶片抗冲击性能.

飞机气密结构布局优化分析

作者： 尹凯军   来源： 飞机设计 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 分级优化   尺寸优化   HyperWorks   气密平板   拓扑优化  

描述： 探讨飞机气密结构最佳布局问题,采用分级优化的方法。该方法共有2个阶段:第1个阶段为拓扑优化,确定纵横向骨架的个数与位置的最优布局;第2个阶段为尺寸优化,确定结构的具体参数和尺寸。以某一气密平板为研究

基于激光选区熔化的航空发动机喷嘴减重设计及制造技术研究

作者： 杜宝瑞   姚俊   郑会龙   于浩   林宏杰   丁若晨   来源： 航空制造技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 喷嘴   增材制造   拓扑优化   点阵结构   激光选区熔化  

描述： 航空发动机喷嘴是影响燃烧性能的关键部件,其组件众多、结构复杂,尤其内部流道加工困难,导致制造周期长、成本高。然而,作为非主承力件的喷嘴非常适用于激光选区熔化制造技术(SLM),这得益于激光选区熔化加工精度高,自由成形能力强,材料组织致密度高。基于SLM可实现自由制造的技术优势,首先对喷嘴的壳体组件进行了一体化设计,并进行了受力分析和拓扑优化,然后采用SLM打印了成形件,经过测量,可获得13.5%的轻量化效果,打印误差小于0.2mm,满足局部精加工的余量要求,随炉试件力学性能达到传统铸锻件水平。SLM简化了喷嘴的加工工序,缩短了制造周期,流道成形精度高,达到了减轻重量和改善性能的目的。

面向增材制造的航空发动机外部系统支架拓扑优化设计

作者： 孟亮   仲明哲   李文彪   夏凉   高彤   朱继宏   张卫红   来源： 中国机械工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 多载荷工况   增材制造   拓扑优化   变密度法   外部系统支架  

描述： 增材制造样件的力学试验表明：面向增材制造的支架设计较初始结构质量减小约15%,刚度增大约20%,一阶固有频率提高约15%,结构强度显著增大。该方案实现了1个外部系统支架、2个管路支架和4颗铆钉的一体化增材制造，有效提升了发动机装配质量和效率，顺利通过地面静载和发动机点火试验。

某型号航空发动机风扇机匣优化设计

作者： 国强   刘公博   戚光鑫   赵一鉴   邵珠蕾   雷鹏   来源： 沈阳航空航天大学学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 风扇机匣   航空发动机   加强筋   减重   拓扑优化  

描述： 为了研究航空发动机风扇机匣加强筋的分布规律，使其在满足机匣包容要求的情况下获取最大的机匣刚度，同时在不降低机匣刚度的情况下实现机匣减重，以某型号航空发动机风扇机匣为例，基于OptiStrcut软件，采用形状优化方法，对机匣包容处的加强筋进行位置和形状优化设计，得到最佳的加强筋结构形式。采用拓扑优化的方法得到材料的最佳分布区域，基于以上优化结果，对机匣进行减重设计。通过在机匣上沿纵向开槽去除材料，以及去除无效多余材料的方式，能够在保证结构刚度的同时减轻整个机匣的质量，减重量达到机匣质量的12%左右，为机匣的优化和减重设计提供了新的思路。

全复合材料机体构型及参数优化

作者： 史福特   来源： 南京航空航天大学 年份： 2020 文献类型 ： 学位论文 关键词： 尺寸优化   复合材料   布局设计   全复合材料机体结构   拓扑优化  

描述： 全复合材料机体构型及参数优化

基于拓扑优化的航空发动机滑油箱支架设计

作者： 王雁   周才华   周演   徐胜利   王博   李玉韦   刘中华   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 灵敏度分析   滑油箱支架   相对位移   拓扑优化   局部刚度  

描述： 支架是航空发动机滑油箱组件中的重要部件,用于连接和固定滑油箱组件中的箍带。但现有支架设计会引起与之相连的箍带承受偏心拉力,导致结构应力水平偏高进而发生疲劳破坏。本文提出了一种考虑结构局部刚度的拓扑优化方法,能够在提升支架整体刚度的同时兼顾局部刚度,使支架的刚度分布更加合理,进而显著降低与之相连的箍带的应力水平。利用该优化方法优化后的支架结构质量与初始结构相同,最大形变量降低了17.7%,与之相连的箍带结构不再受偏心拉力,应力分布更为均匀,最大应力降低了30.84%,验证了考虑结构局部刚度的拓扑优化方法在支架结构设计中的有效性。