基于BESO算法的涡轮盘拓扑优化

作     者：孟子皓 丁超 任毅如 米栋 钱正明 张立章 MENG Zihao;DING Chao;REN Yiru;MI Dong;QIAN Zhengming;ZHANG Lizhang

作者机构：湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 

出 版 物：《力学与实践》 (Mechanics in Engineering)

年 卷 期：2023年第45卷第6期

页      面：1349-1354页

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52172356) 湖南省自然科学基金项目(2022JJ10012)资助 

主　　题：涡轮盘 双向渐进优化算法 拓扑优化 离心载荷 ANSSYS参数化设计语言 

摘      要：涡轮盘作为航空发动机的核心部件之一,其轻量化设计对航空发动机效率提升至关重要。基于双向渐进结构优化算法(bidirectional evolutionary structural optimization,BESO)拓扑优化模型,使用灵敏度过滤的方法抑制棋盘格现象,用ANSYS的参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)编写拓扑优化程序,对离心载荷作用下的涡轮盘进行结构优化,并通过施加叶片等效载荷的方式,考虑叶片对于优化结果的影响。结果表明,使用编写的算法进行拓扑优化迭代步数减少,显著提升优化效率,在减重26%的条件下,拓扑出的新的结构模型结构总应变能降低48%,结构刚度提升,最大等效应力降低25%且应变能和应力分布更均匀合理。