基于拓扑优化的点阵-加筋板式结构设计方法

针对高超声速飞行器仪器舱设备安装板结构轻量化和提高静/动力学性能的设计需求,融合轻质点阵结构与传统加筋结构的优点,提出一种点阵-加筋板式结构方案并建立了拓扑优化设计方法。利用均匀化等效方法计算点阵结构的宏观等效力学性能,将其作为一种虚拟材料,建立实体材料-虚拟材料插值模型。以结构整体质量为约束,整体柔顺度最小为目标建立拓扑优化问题,实现点阵-加筋板式结构布局优化设计。以飞行器设备安装板为例,分别完成了传统加筋结构和点阵-加筋板式结构优化设计。力学性能分析表明,在相同质量条件下,点阵-加筋板式结构方案具有更好的力学性能,大过载下的最大变形降低11.17%,简谐激励下位移响应峰值降低73.81%。

大尺寸整体C/SiC复合材料蒙皮骨架松动问题分析

针对大尺寸整体C/SiC复合材料骨架和蒙皮结构在165 dB热噪声试验调试过程中出现的蒙皮松动问题进行分析,提出了蒙皮与骨架装配时空悬面积过大引起蒙皮呼吸振动幅度增加,从而导致噪声振动环境中蒙皮松动的现象。仿真分析表明,在相同的加速度激励下随着蒙皮与骨架局部空悬面积变大,位移响应增大约1.72倍;通过装配间隙为0.2、0.6、1 mm的3组平板试验件进行验证,当蒙皮与骨架间隙较大时,其胶层厚度也较大,经过多次热加载后,胶层粘接性能下降,蒙皮与骨架之间空悬现象显现,在振动激励下导致蒙皮松动。最后提出了大尺寸复合材料蒙皮与骨架装配时需保证最大间隙不超过0.3 mm的改进措施。