【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)航空飛行器的性能有著直接的影響,重量要求是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)提出的一項(xiàng)基本要求,降低重量能夠顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,有益于飛機(jī)的性能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。機(jī)匣作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架,連接著燃燒室、油路、排氣管道、冷卻管道等部件,是發(fā)動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)的薄壁加筋結(jié)構(gòu)。對(duì)機(jī)匣結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì),是提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的有效途徑之一。然而,由于設(shè)備安裝、管線鋪設(shè)、散熱等需求,開(kāi)口經(jīng)常出現(xiàn)在機(jī)匣結(jié)構(gòu)中,這些開(kāi)口的存在嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度,且機(jī)匣結(jié)構(gòu)幾何形狀復(fù)雜,多為空間異形曲面,曲面上還有復(fù)雜的格柵加筋,這些都極大地增加了開(kāi)口機(jī)匣優(yōu)化設(shè)計(jì)的難度。因此,開(kāi)展面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)口格柵加筋機(jī)匣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究十分必要。本文針對(duì)開(kāi)口的航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣結(jié)構(gòu)建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)框架,并基于此框架獲得了機(jī)匣結(jié)構(gòu)合理的輕量化設(shè)計(jì),對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題具有實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)開(kāi)口的機(jī)匣結(jié)構(gòu),本文提出了一個(gè)尺寸-拓?fù)鋮f(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上由于功能性的需求經(jīng)常需要進(jìn)行開(kāi)口,現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法是先確定最優(yōu)的全局筋條布局,再在此基礎(chǔ)上對(duì)開(kāi)口周?chē)膮^(qū)域進(jìn)行布筋優(yōu)化設(shè)計(jì),但是這樣的設(shè)計(jì)方法沒(méi)有充分考慮全局筋條布局和孔邊局部筋條布局對(duì)開(kāi)口結(jié)構(gòu)性能影響的耦合關(guān)系。本文采用MATLAB程序,結(jié)合尺寸優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化,提出了一個(gè)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,可協(xié)同考慮全局筋條布局和孔邊局部筋條布局,為工程實(shí)際具有一定的指導(dǎo)意義。(2)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣結(jié)構(gòu)尺寸較大且?guī)缀螐?fù)雜,增加了優(yōu)化求解的計(jì)算量和難度。本文采用MATLAB程序,實(shí)現(xiàn)了針對(duì)開(kāi)口機(jī)匣結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)優(yōu)化方法自動(dòng)化流程,并對(duì)該流程進(jìn)行了改進(jìn),在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的全局筋條布局優(yōu)化求解部分提出了采用非匹配網(wǎng)格對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散和有限元分析,非匹配網(wǎng)格技術(shù)能夠在保證計(jì)算精度的前提下提升計(jì)算效率,大大地節(jié)省了計(jì)算成本。(3)針對(duì)開(kāi)口機(jī)匣,本文分別采用上述兩種流程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)優(yōu)化方法的全局筋條布局優(yōu)化設(shè)計(jì)中,為提高有限元分析效率,采用了非匹配網(wǎng)格對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;在開(kāi)口機(jī)匣的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)中,提出了以局部應(yīng)變能作為孔邊拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo),以進(jìn)一步提升開(kāi)口區(qū)域的性能。兩個(gè)算例都在結(jié)構(gòu)性能滿足要求的基礎(chǔ)上給出了輕量化設(shè)計(jì)的構(gòu)型,取得了很好的效果。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V232

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 莊來(lái)杰;丁小飛;馬斯博;張超;;渦輪后機(jī)匣支點(diǎn)彈性支承結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J];航空科學(xué)技術(shù);2019年10期

2 劉璐璐;羅剛;陳偉;趙振華;;基于打靶試驗(yàn)的風(fēng)扇機(jī)匣包容能力評(píng)估方法[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2019年01期

3 艾延廷;趙婷;田晶;辛明;;基于響應(yīng)面法的薄壁機(jī)匣加筋肋優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2017年01期

4 郭梅;陳聰慧;胡興海;侯明曦;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究[J];機(jī)械傳動(dòng);2017年03期

5 劉建南;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣類(lèi)零件的變形控制研究[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2017年12期

6 范慧芳;劉瑩;黃體安;;某型發(fā)動(dòng)機(jī)外置機(jī)匣振動(dòng)偏大原因分析與措施[J];機(jī)械工程師;2017年07期

7 馬浩;張亞輝;樸思揚(yáng);;機(jī)匣螺栓連接結(jié)構(gòu)分析及參數(shù)優(yōu)化程序開(kāi)發(fā)[J];強(qiáng)度與環(huán)境;2017年03期

8 陳亞莉;楊平;呂曉丹;劉俠;;某低壓機(jī)匣變形控制[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2017年18期

9 史妍妍;楊榮;孔祥鋒;崔洋;孫紅;閆明;;附件機(jī)匣熱平衡溫度研究[J];機(jī)械;2017年08期

10 王曉梅;馬蕾;;中介機(jī)匣典型故障排除及深度修理[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2014年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 俸躍偉;;某延伸機(jī)匣銑車(chē)復(fù)合加工工藝研究[A];2015年第二屆中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集[C];2015年

2 黃梓;臧朝平;宋會(huì)英;王曉偉;;基于測(cè)試數(shù)據(jù)的某機(jī)匣靜力學(xué)模型修正[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)-2015論文摘要集[C];2015年

3 張春華;袁仲欣;程衛(wèi)祥;;低壓二級(jí)機(jī)匣變形控制的工藝研究[A];探索 創(chuàng)新 交流——第六屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集（上冊(cè)）[C];2014年

4 陸曉;宣海軍;丁志偉;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇包容機(jī)匣研究進(jìn)展[A];2009年度全國(guó)復(fù)合材料力學(xué)研討會(huì)論文集[C];2009年

5 姚宏軍;宋秀峰;董順昌;;鎂合金航空機(jī)匣組合懸掛加工技術(shù)研究[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2010年

6 張麗;朱惠人;;渦輪機(jī)匣隔熱環(huán)腔內(nèi)流動(dòng)換熱數(shù)值計(jì)算[A];中國(guó)航空學(xué)會(huì)第七屆動(dòng)力年會(huì)論文摘要集[C];2010年

7 劉璐璐;宣海軍;何慶;邢軍;王晉;;復(fù)合材料機(jī)匣受葉片撞擊損傷過(guò)程研究[A];第十屆全國(guó)沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

8 劉璐璐;宣海軍;張娜;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料機(jī)匣葉片包容性研究[A];第21屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅲ冊(cè)[C];2012年

9 俸躍偉;王麗花;李冬梅;袁仲欣;;輔助支承夾具在薄壁機(jī)匣加工中的應(yīng)用[A];第十五屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

10 佘德勇;;某新型發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣制造工藝研究[A];第十五屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 張焱;王文德：為飛機(jī)“鑄心”[N];哈爾濱日?qǐng)?bào);2018年

2 本報(bào)通訊員 畢超;大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣多軸測(cè)量系統(tǒng)的搭建與實(shí)現(xiàn)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2017年

3 王國(guó)松 張凌;一航黎明縮短“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)前機(jī)匣交付周期[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2006年

4 何皚;羅羅推進(jìn)新型發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和機(jī)匣制造[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2020年

5 陳小靜;東安直8主減機(jī)匣加工創(chuàng)造新紀(jì)錄[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2010年

6 ;航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣失效分析[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

7 陳小靜;東安直8主減機(jī)匣毛坯 鑄造創(chuàng)紀(jì)錄[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2010年

8 陳雪伊;淺談團(tuán)青工作的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2016年

9 鄭重;冬天戴手套也能射擊[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2002年

10 郎小兵 周廣銀;整體精鑄鈦合金中介機(jī)匣研制成功[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 王鵬飛;高壓渦輪主動(dòng)間隙控制系統(tǒng)的供氣流路與機(jī)匣傳熱研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

2 范志強(qiáng);航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣包容性理論和試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

3 溫登哲;航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣模型的若干動(dòng)力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 劉璐璐;二維三軸編織帶纏繞碳纖維復(fù)合材料機(jī)匣包容性研究[D];浙江大學(xué);2014年

5 王海飛;含結(jié)構(gòu)間隙的航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)建模與非線性動(dòng)力學(xué)分析[D];南京航空航天大學(xué);2016年

6 齊紅宇;復(fù)合材料及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的屈曲與疲勞研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

7 何慶;航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣包容性機(jī)理及數(shù)值仿真方法研究[D];浙江大學(xué);2012年

8 于明月;基于機(jī)匣響應(yīng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩特征分析與辨識(shí)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 季鈺坤;航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣生產(chǎn)線平衡仿真研究[D];大連理工大學(xué);2019年

2 石曉芳;基于動(dòng)力學(xué)仿真的典型機(jī)匣零件高效切削變形控制與參數(shù)優(yōu)化研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2019年

3 劉曉娟;高溫合金薄壁機(jī)匣焊接應(yīng)力變形控制及加工工藝優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 范文龍;K4169合金雙環(huán)薄壁機(jī)匣熔模鑄造工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

5 劉海月;發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣安裝邊設(shè)計(jì)方法研究[D];沈陽(yáng)航空航天大學(xué);2019年

6 李杰;渦輪機(jī)匣流動(dòng)換熱特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

7 陳恩杰;雙涵道中介機(jī)匣流場(chǎng)的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

8 吳軻;GH4169高溫合金加筋結(jié)構(gòu)機(jī)匣抗沖擊能力研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

9 王雁;航空發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)口格柵加筋機(jī)匣結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2019年

10 聞男;某延伸機(jī)匣機(jī)械加工工藝研究[D];大連理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2785529