[发明专利]一种航空发动机滑油箱支架及其设计方法

权利要求书

1.一种航空发动机滑油箱支架，其特征在于：所述航空发动机滑油箱支架为整体结构；

所述航空发动机滑油箱支架包括多个耳片以及连接相邻耳片之间的连接结构，在连接结构上开有镂空；

在各个耳片上均开有通孔。

2.根据权利要求1所述的航空发动机滑油箱支架，其特征在于：所述航空发动机滑油箱支架包括七个平行设置的耳片，分别为第一耳片到第七耳片；

所述第一耳片位于航空发动机滑油箱支架的一端，第七耳片位于航空发动机滑油箱支架的另一端；

在第一耳片、第二耳片、第三耳片、第四耳片、第七耳片上各开有一个通孔，在第五耳片和第六耳片上各开有两个通孔。

3.一种航空发动机滑油箱支架的设计方法，所述航空发动机滑油箱支架包括七个平行设置的耳片以及连接相邻耳片之间的连接结构，七个耳片分别为第一耳片到第七耳片，其特征在于：所述方法将所述航空发动机滑油箱支架设计为整体结构；

所述方法采用拓扑优化方法对航空发动机滑油箱支架进行优化，获得优化的航空发动机滑油箱支架。

4.根据权利要求3所述的航空发动机滑油箱支架的设计方法，其特征在于：所述方法包括：

步骤一：根据航空发动机滑油箱系统与航空发动机其他零部件之间的装配关系，确定拓扑优化设计域；

步骤二：建立拓扑优化设计域的几何模型，对几何模型进行有限元离散得到离散后的网络模型；

步骤三：基于离散后的网格模型进行拓扑优化，获得优化的航空发动机滑油箱支架。

5.根据权利要求4所述的航空发动机滑油箱支架的设计方法，其特征在于：所述步骤三中的拓扑优化采用的优化列式如下：

其中K，U和F分别是总体刚度阵、位移向量和等效节点载荷向量；

为第i个单元的节点位移向量，为第i个单元的单元刚度阵，ρ_i为第i个单元的单元密度；

V_i为第i个单元的体积，V^*为材料体积上限约束；

U₁₂，U₂₂，U₃₂和U₄₂分别为第一耳片、第二耳片、第三耳片、第四耳片沿y向的位移；

C为结构整体应变能，N为单元个数；

h(ρ)为体积约束函数，g₁(ρ)为控制第一耳片和第二耳片之间相对位移的约束函数，g₂(ρ)为控制第三耳片和第四耳片之间相对位移的约束函数。

6.根据权利要求5所述的航空发动机滑油箱支架的设计方法，其特征在于：所述步骤三的操作包括：

(31)，给拓扑优化设计域一个随机的初始结构密度场ρ＝ρ⁽⁰⁾，设定迭代步ite＝1，设定最大迭代次数ite_max；

(32)，基于当前的结构密度场ρ，组装总体刚度阵K，并求解平衡方程KU＝F，得到位移向量U；

(33)，根据步骤(32)中得到的U以及当前的结构密度场ρ，计算公式(1)中的目标函数C、约束函数h(ρ)、g₁(ρ)、g₂(ρ)的数值，并计算约束函数、目标函数灵敏度的数值；

(34)，将目标函数、约束函数、目标函数灵敏度、约束函数灵敏度的数值提交给优化求解器，得到更新的结构密度场ρ^(ite)；

(35)，判断是否满足收敛条件，若是，则令最终的结构密度场为ρ^(ite)，然后转入步骤(36)，若否，则令ite＝ite+1，然后返回步骤(32)；

(36)，结束优化，获得优化的航空发动机滑油箱支架的有限元模型；

(37)，对优化的航空发动机滑油箱支架的有限元模型进行特征提取获得优化的航空发动机滑油箱支架。