飞机发动机吊挂的结构优化及可靠性分析

发布时间：2025-05-11 07:18

　　近年来,随着航空工业的快速发展,飞机不断大型化,结构更为复杂,承受载荷越来越大,对飞机性能的要求也更高。为了提高经济性,飞机的减重问题成为了重要研究课题。结构轻量化设计是飞机减重的一种主要手段,国内外专家学者在此方面进行了大量研究实践。飞机发动机吊挂结构是连接机身和发动机的重要结构,承载发动机重量,传递推力,隔离发动机火区,因此发动机吊挂的强度、重量、可靠性和安全性对于飞机整体性能有重要影响。本文依据盒式梁式结构吊挂创建初始模型,进行拓扑—尺寸—形状两级三层轻量化设计,得到符合适航性要求且性能提升的全新结构形式,主要包括:(1)将传统盒式梁式吊挂进行设计区域填充,得到初始优化模型,采用变密度法(SIMP)进行两次拓扑优化,第一次拓扑优化确定吊挂的主体结构和主要拓扑关系,针对材料堆积且应力较小区域进行第二次拓扑优化,进一步去除多余材料。(2)拓扑优化只是概念性设计,需要采用尺寸优化和形状优化进行细节设计,优化整体壁厚尺寸,改善应力集中,改变孔洞形状,降低最大应力值,最终得到完整的结构优化模型,与传统盒式梁式结构吊挂相比重量减少,力学性能提升。对优化后的吊挂模型进行蒙特卡罗法可靠性分析,验证...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1阻力支柱结构式吊挂

图1.1阻力支柱结构式吊挂(2)盒式梁式结构本文结构优化的参考模型为盒式梁式结构吊挂，飞机发动机吊挂的上梁通过上接头与飞机机翼相连接，下安装架的前、后安装架分别与航空发动机的前、后安装架相连，剪切销柱孔与机翼上的剪切销相配合[23]。盒式梁内的隔框将所承受载荷均匀地分配给吊....

图1.2盒式梁式结构吊挂(3)超静定结构

图1.1阻力支柱结构式吊挂(2)盒式梁式结构本文结构优化的参考模型为盒式梁式结构吊挂，飞机发动机吊挂的上梁通过上接头与飞机机翼相连接，下安装架的前、后安装架分别与航空发动机的前、后安装架相连，剪切销柱孔与机翼上的剪切销相配合[23]。盒式梁内的隔框将所承受载荷均匀地分配给吊....

图1.3超静定结构式吊挂

图1.3超静定结构式吊挂1.5研究内容及方法本文采用有限元结构优化方法，针对优化对象的结构和功能特征，在给定的空间结构中生成具有最优形状及材料分布的发动机吊挂。对盒式梁式结构飞机发动机吊挂进行设计域填充，保留紧固件位置和边界尺寸，得到初始设计模型。指定设计区域与非设计区域，....

图2.3Michell桁架

x为设计变量向量，ix为表征材料分布状态的0-1二值函数，取值为0去除，取值为1时，单元保留，fx为目标函数，*x为取得最值的设计变量，gix分别为约束函数，拓扑优化寻求最佳结构的过程就是数学模型不断迭代寻找函过程。在许多最优化问题中，最优点为多条目标....

本文编号：4045050