受内压作用机匣结构轻量化设计方法研究

发布时间：2021-07-14 01:29

　　机匣是航空发动机中常见的零部件类型,用于支撑转子、固定静子、流道围形等用途。对于航空发动机,推重比、油耗等主要指标均直接与结构重量相关。为此,机匣的轻量化设计方法受到设计人员的广泛关注。然而,机匣结构的完整性直接影响到发动机的安全性,而轻量化设计往往会给结构完整性带来风险。因此,机匣的轻量化设计需要十分小心。结构优化设计技术因具有完善的理论基础及良好的可操作性,近年来正越来越多的被应用于航空航天领域。对于机匣结构,设计过程需要考虑多种载荷下的结构响应,包括内压力、轴向力、弯矩、扭矩等,此外有的机匣还需考虑温度载荷、振动载荷等。其中,轴向力、弯矩、扭矩、温度载荷及振动载荷下结构性能指标的满足,不仅可以通过修改结构设计实现,还可以通过合理设计传力路径、合理设计连接结构及添加阻尼等方式实现,但对于内压载荷下结构性能指标的满足,改变结构设计的方式是更有效的措施。另一方面,在结构优化设计中考虑过多的结构性能指标,将引起设计域不连续等问题。为克服该问题,常见的措施是,基于主要的性能指标对结构整体开展优化设计,之后再校核其他指标是否满足或小幅调整结构设计。本文针对内压载荷下结构性能指标为主的机匣结构... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 结构优化设计
        1.2.2 拓扑优化
        1.2.3 尺寸优化与形状优化
    1.3 研究问题的提出
    1.4 本文主要研究内容
2 受内压作用机匣结构轻量化设计新方法及相关理论基础介绍
    2.1 机匣结构轻量化设计新方法及设计流程
        2.1.1 概念设计阶段
        2.1.2 详细设计阶段
    2.2 自由尺寸优化设计及实现工具
        2.2.1 自由尺寸优化设计
        2.2.2 自由尺寸优化与拓扑优化的相关性和差异性
        2.2.3 本文中的自由尺寸优化工具
    2.3 参数优化设计及实现工具
        2.3.1 参数优化设计
        2.3.2 代理模型优化设计
        2.3.3 本文中的参数优化实现工具
    2.4 本章小结
3 机匣结构轻量化设计新流程
    3.1 模型简介
    3.2 概念设计阶段
        3.2.1 模型处理
        3.2.2 自由尺寸优化
        3.2.3 自由尺寸优化结果解读
    3.3 详细设计阶段
        3.3.1 参数化模型建立
        3.3.2 厚度控制参数优化
        3.3.3 存在的问题
    3.4 温度载荷下厚度控制参数优化
        3.4.1 惯性释放方式
        3.4.2 弹性支撑方式
    3.5 本章小结
4 内凸台构型用于抑制机匣孔边应力集中的可行性
    4.1 孔边应力集中现象
    4.2 常规的开孔补强措施
    4.3 内凸台构型特征
    4.4 基于拉伸件的内凸台构型的数值分析与试验测试
        4.4.1 试验件设计与参数
        4.4.2 基于拉伸件的内凸台构型的数值分析
        4.4.3 基于拉伸件的内凸台构型的试验测试
    4.5 基于内压筒的内凸台构型的数值分析与试验测试
        4.5.1 等效模拟件简介
        4.5.2 数值分析及参数优选结果
        4.5.3 试验设备介绍及试验准备工作介绍
        4.5.4 试验结果
    4.6 内凸台补强在燃烧室机匣设计中运用
    4.7 本章小结
5 结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3283127