轮盘概念设计中拓扑和形状同时优化方法

来源 :北京航空航天大学学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xjp_djx
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为了减小人为选择参数对优化结果的影响,针对航空发动机轮盘概念设计阶段的结构优化问题,提出了拓扑和形状同时优化(STSO)法.该方法是在变密度(SIMP)法的基础上,通过分析优化目标和约束的灵敏度,用序列二次规划优化(SQP)法进行求解.接着,以板壳结构为例,对比分析了STSO法和分步优化法的结果,说明了拓扑和形状同时优化方法的优点.最后,将同时优化方法应用于轮盘结构概念设计,对比分析了使用拓扑和形状同时优化方法与单独拓扑优化方法进行轮盘结构优化的结果,探讨了不同振型对应的频率约束对优化结果的影响.结果表明,不同振型对应的频率约束下优化结果的结构形式呈现多样性;相较于单独拓扑优化方法,STSO法收敛速度较快、结果也更精确;但是由于形状优化变量取值范围选取不当,有可能会出现网格畸变过大,而导致STSO法所得的结果无效. In order to reduce the influence of artificial selection parameters on the optimization results, a topological and shape simultaneous optimization (STSO) method is proposed to solve the structural optimization problem of conceptual design stage of aeroengine wheel. The method is based on the variable density (SIMP) method , And solved by the Sequential Quadratic Programming Optimization (SQP) method by analyzing the sensitivity of optimization objectives and constraints.Secondly, taking the plate shell structure as an example, the results of STSO method and stepwise optimization method are compared and analyzed, and the topology and shape At the same time, the advantages of the method are optimized.Finally, the method of simultaneous optimization is applied to the conceptual design of the roulette structure, and the results of optimizing the roulette structure using topological and shape optimization methods and the single topological optimization method are contrasted and analyzed. The results show that the structure of the optimization results is diversified under the frequency constraints corresponding to the different modes. Compared with the single topology optimization method, the STSO convergence speed is faster and the result is more accurate. However, Due to improper selection of the shape optimization variables, the grid distortion may be too large, which may invalidate the result obtained by the STSO method.
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