一种发动机外部支架优化设计方法

标题：一种发动机外部支架优化设计方法

摘要：一种发动机外部支架优化设计方法，按照支架在发动机上的摆放位置及要求实现的支撑功能，接口设计一个支架的三维最大实体轮廓；对初始轮廓进行方案设计阶段的拓扑分析，创建约束，施加载荷，设置优化约束参数为最大许用应力；按照拓扑优化结果对支架设计初始轮廓进行材料去除，保留传力路径上的材料布局，形成技术设计阶段的支架外形；取支架外形尺寸和厚度参数进行多目标优化，设置应力为优化目标，质量最小为约束条件；满足强度要求且强度储备系数不过大时，完成设计，输出工程图样。本发明的优点：直接用于设计航空发动机外部支架，提高设计的合理性，保证支架满足航空发动机长寿命和高可靠性需要的前提下重量轻，选材合理。

申请号：CN201410789222.6

申请日：2014/12/18

申请人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所

首项权利要求：1.一种发动机外部支架优化设计方法，其特征在于：所述的发动机外部支架优化设计方法，包括：支架强度校核准则；
静强度评估准则为：
屈服安全系数：
极限安全系数：
疲劳强度校核准则：
利用航空发动机高压转子极限转速计算出发动机最大工作转速频率；对支架模态的固有频率进行分析，要求支架的第1阶固有频率在发动机最高工作转速频率的1.25倍以上，以避免支架工作过程中与航空发动机产生共振，减少支架产生疲劳破环的可能性；
所述的发动机外部支架优化设计方法的设计过程：
步骤一、设计输入：首先，按照支架在发动机上的摆放位置及要求实现的支撑功能，接口设计一个支架的三维最大实体轮廓；
步骤二、方案设计：对初始轮廓进行方案设计阶段的拓扑分析，创建约束，施加载荷，设置优化约束参数为最大许用应力，设置质量减重目标，通过拓扑优化，得到力的传递路径，同时可以知道在什么位置削减材料比较合适；
步骤三、技术设计：按照拓扑优化结果对支架设计初始轮廓进行材料去除，保留传力路径上的材料布局，形成技术设计阶段的支架外形；
步骤四、详细设计：取支架外形尺寸和厚度参数进行多目标优化，设置应力为优化目标，质量最小为约束条件；
步骤五、强度校核：按照支架强度校核准则，综合考虑支架工作环境温度，材料属性等参数对详细设计后的支架进行静强度和模态计算；
步骤六、判定：满足强度要求且强度储备系数不过大时，完成设计，输出工程图样；不满足要求，重新进行设计迭代。

专利类型：发明申请