【摘 要】
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针对飞机主承力结构超轻质、大承载、高可靠性、长寿命等设计要求,结合拓扑优化设计和增材制造工艺在设计、制造领域的优势,提出一种面向增材制造的飞机主承力结构设计方法。
【机 构】
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中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所;
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针对飞机主承力结构超轻质、大承载、高可靠性、长寿命等设计要求,结合拓扑优化设计和增材制造工艺在设计、制造领域的优势,提出一种面向增材制造的飞机主承力结构设计方法。在方案设计阶段,根据总体布置要求,构建优化设计空间,采用变密度法进行多种设计载荷工况下的拓扑优化分析,得到一种传力路径最佳的结构概念方案;详细设计阶段,基于该结构概念方案,采用参数优化方法,对结构最大应力、最大位移及稳定性等进行约束,进一步优化结构细节参数,得到满足各种设计需求的结构详细方案;最后进行结构需求符合性检查,包括静强度、刚度、疲劳以及动力学性能等,满足各项设计需求后得到最终结构方案。将该方法应用于飞机发动机主安装结构设计,得到了一种桁架式发动机主安装结构方案,同传统结构方案相比,该结构方案实现减重13.5%,有限元分析结果表明,采用该设计方法得到的发动机主安装结构满足静强度、刚度、疲劳以及动力学性能各项设计需求,该设计方法可以为飞机主承力结构的优化设计提供参考。
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