发动机外涵道机匣加筋布局轻量化设计

作     者：孟亮 张靖 王亚栋 于洋 张帆 朱继宏 张卫红 MENG Liang;ZHANG Jing;WANG Yadong;YU Yang;ZHANG Fan;ZHU Jihong;ZHANG Weihong

作者机构：陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 西北工业大学机电学院西安710072 西北工业大学航宇材料一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心西安710072 北京动力机械研究所北京100074 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年第45卷第11期

页      面：168-180页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB4603101) 国家自然科学基金(12111530244,92271205) 中央高校基本科研业务费专项资金(D5000230049) 

主　　题：外涵道机匣 屈曲 加筋设计 参数化建模 结构优化 

摘      要：针对某型发动机外涵道机匣的极致轻量化设计需求,首先以结构刚度最大化为目标,开展了薄壁机匣结构复杂工况下的加筋布局拓扑优化设计;进一步考虑机匣服役工况下的屈曲稳定性要求,系统性研究了工程常见4种加筋构型与结构抗屈曲性能的关联关系;最后,考虑制造工艺约束,建立了外涵道机匣的周期性加筋参数化模型,综合结构刚度、强度和稳定性要求,构建了基于加筋应力水平和结构抗屈曲性能等的综合优化设计目标,并开展了加筋尺寸优化设计。优化得到的外涵道机匣加筋设计方案较原始设计模型减重近40%,与1.3 mm等厚机匣相比,不仅满足结构刚度与强度设计要求,同时实现了结构外部压强临界屈曲载荷212.9%的提升,有效保障了发动机机匣严酷载荷工况下的服役稳定性。