[发明专利]一种航空波纹管胶膜结构轻量化优化方法

权利要求书

1.一种航空波纹管胶膜结构轻量化优化方法，其特征在于：其具体步骤如下：

S1：三维模型构建：根据航空橡胶波纹管胶膜二维图纸构建三维模型；

S2：模型部分重构优化：金属3D打印工艺可一体化成形复杂结构，采取分式结构一体化，重构优化形成三维模型；

S3：拓扑优化：重构的波纹管胶膜为装配结构，主要包括上模、下模、模芯三部分，需要先对上模进行拓扑优化，再通过系统运算得出初步优化结果，需要对初步优化的模型进行PolyNUBS建模处理，再进行平滑处理；

S4：利用Magics软件建立点阵结构：将三维模型图导入到Magic软件中，选用晶格结构，将三种晶格设计成拉伸试样，对其进行拉伸试验；

S5：合并填充：导入拓扑优化模型图至Magic软件中，将两个模型放置在一个坐标系中合并，利用布尔运算将点阵结构合并填充到拓扑优化模型中，形成轻量化模型；

S6：模拟仿真：将轻量化模型图导入有限元分析软件中，设定航空波纹管橡胶模具载荷参数、材料属性及边界条件进行分析验证，判断分析结果是否达到预期目标，满足则模型轻量化成功，不满足则将重复步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S6直至达到预期目标；

S7：下模和模芯的优化方法同上模；

所述的步骤S3的对上模进行拓扑优化具体为将上模模型导入到Altair的SolidThinking Inspire软件中，将默认单位系统设置为SI，即m、kg、N、Pa，定义设计空间后在结构仿真功能区施加约束，根据上模装配要求和使用环境对模型受压面施加20MPa载荷，对底面施加约束，然后利用软件中的优化模块对模型进行初步减重优化；

所述的步骤S3的平滑处理具体为：

a：打开形状探索器确认拓扑滑块；

b：再创建剖切，选择包覆工具，在剖面处创建PolyNUBS，重复此步骤直至所有悬空结构全部处理；

步骤S4中根据拉伸试验得到钻石结构的拉伸强度最大，以此作为胶膜内部点阵结构，同时添加外壁结构，尺寸余量5mm。

2.根据权利要求1所述的一种航空波纹管胶膜结构轻量化优化方法，其特征在于：所述的步骤S3的减重优化的具体参数如下所示：

设计空间总体积：25%；

厚度约束：最小尺寸5mm、最大尺寸10mm；

材料：模具钢。