点阵结构作为一种新型轻质功能结构,具有高承载力、高强度、轻质量等一系列优异的力学性能,在航空航天、轨道交通、船舶等工程领域得到广泛应用。针对典型零件扩张调节片结构的轻量化设计问题,提出一种基于均匀化的点阵拓扑和尺寸优化方法,通过MATLAB、ABAQUS和OPTISTRCUT软件对扩张调节片结构进行点阵拓扑优化建模,为结构的轻量化设计提供理论依据。根据上述已建立的点阵拓扑优化模型,分别探究了高低密度点阵结构和最长点阵结构尺寸对其点阵拓扑优化效果的影响,并通过静力学仿真分析求解位移变形和应力云图来进一步揭示点阵拓扑优化的效果。结果表明,高密度和小尺寸点阵结构更有利于扩张调节片结构的轻量化设计。

针对航空发动机矢量尾喷管调节环结构轻量化问题,开展拓扑优化设计研究。对调节环进行静力分析,获得其不同工况下受力情况。以轻量化为目标,对结构进行拓扑优化。综合考虑8种工况,对调节环进行拓扑优化,在保证结构工作强度的情况下,使调节环减重25%,达到设计指标,可为今后航空领域结构轻量化设计提供参考依据。

再入式飞行器控制面及冲压发动机主要运用动密封结构进行密封,斜圈弹簧作为动密封结构的回弹性元件,采用Inconel X-750时效强化的Ni基合金制成,为动密封结构提供回弹力以补偿间隙变化,是影响动密封性能的一项重要因素。为研究斜圈弹簧的变形行为及回弹力,先通过参数方程对斜圈弹簧进行参数化建模,而后基于ANSYS有限元分析软件对斜圈弹簧进行结构静力学的模拟计算,讨论斜圈弹簧各结构参数对斜圈弹簧回弹力的影响。通过有限元模拟分析的结果与常温测试实验结果进行对比,两者之间回弹力-压缩量曲线基本一致,证明有限元模拟分析是可靠的。模拟结果表明,斜圈弹簧在压缩弹簧高度50%的压缩过程中,增加斜圈弹簧的高度、宽度及倾斜程度,斜圈弹簧的回弹力表现出降低的趋势;增加节距和线径可使回弹力增加,且线径与回弹力表现为高阶非线性关系;...