叶片锻造预成形拓扑优化设计方法网格依赖性研究

影响拓扑优化方法可靠性的重要因素之一就是拓扑网格依赖性问题.文中基于拓扑渐进优化方法,利用自行开发的C#优化程序,集成了DEFORM-2D有限元模拟软件,以平均应力为单元增删准则,约束模腔填充率的同时以提高材料利用率为优化目标,通过比较不同预成形的锻造模拟成形质量,研究了拓扑单元尺寸对叶片锻件叶身型面预成形形状进化的影响.结果表明:拓扑渐进优化的预成形形状设计存在较明显的网格依赖性问题.细化网格、增加网格密度虽然降低了优化效率,但预成形外形的迭代进化步长减少,模型的几何平滑性得以提升并有利于改善锻造工艺性,预成形形状的优化质量明显提高,优化结果的可靠性显著增强.