轮盘概念设计中拓扑和形状同时优化方法

摘要：

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.

关键词：航空发动机、轮盘、拓扑和形状同时优化法、变密度法、频率约束

所属期刊栏目：41

分类号：V231.91(航空发动机（推进系统）)

资助基金：国家高技术研究发展计划（863计划）2006AA04Z418

在线出版日期：2017-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：456-465