[实用新型]一种双孔拓扑优化板筋框

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别提供一种双孔拓扑优化板筋框。

背景技术

板筋结构在现代飞机上有着广泛的应用，无论是机身的主承力加强框，还是翼面的大梁或者加强翼肋，均是比较典型的板筋结构。传统的板筋框结构重量重，刚度小，应力水平高，疲劳寿命低。

本实用新型提供一种双孔拓扑优化板筋框，采用基于敏度阈值的拓扑优化方法来确定结构的主传力路径，并将筋条布置在所求出的主传力路径上；然后，以板和杆单元来模拟板筋结构，并建立相应的有限元分析模型；最后，以板的厚度和筋条的剖面积为设计变量，进行满应力设计来获得最终的优化方案，多种算例的数值仿真结果显示：运用本文方法与传统的基于工程经验的方法相比，在结构等刚度的条件下，前者的设计方案能够减轻结构重量达到5％～20％。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，特别提供一种双孔拓扑优化板筋框。

本实用新型提供了一种双孔拓扑优化板筋框，其特征在于：双孔拓扑优化板筋框为左右对称结构；左部包含有缘条及腹板1、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5；其中缘条及腹板1前端为带缺口的三角形结构，后端为长方形结构；筋条2、筋条3一端分别与三角形结构、长方形结构交接处连接，另一端与三角形结构的缺口处连接；筋条4、筋条5一端分别与三角形结构、长方形结构交接处连接，另一端分别与长方形结构后部中央处连接；筋条2、筋条3、筋条4、筋条5与中央圆形内切。

所述双孔拓扑优化板筋框，板筋框为上下对称结构，筋条位置上下对称。

首先将的弯剪组合加载的双孔加强框，按照拓扑优化流程进行迭代得出对应的筋条材料最合理分布，具体过程为基于拓扑优化的有限元建模->结构分析(ANSYS)->基于敏度阈值的优化准则->主传力路经；之后确定筋条位置。常规框与优化框性能对比如下：

表1 两种结构形式的双孔板筋框的结构响应对比

 

名称最大位移/mm     最大杆应力/Kg/mm²   最大板应力/Kg/mm²   结构FE重量/Kg常规框0.773325.90625.2261.60优化框0.771120.01222.6241.33

本实用新型的优点：在结构等刚度的条件下，本设计方案能够减轻结构重量达到5％～20％。

附图说明

图1为双孔拓扑优化板筋框；

图2为常规板筋框。

具体实施方式

实施例1