面向增材制造的内置流道一体化支架拓扑优化设计

针对星载发动机一体化支架必须同时满足流道功能、承载、工艺要求的轻量化设计问题,提出了一种面向增材制造的内置流道结构拓扑优化设计流程。将内置流道功能型面保留并作为非设计区域,建立一体化支架设计模型;在满足轻量化要求下以提高力学性能为目标,利用拓扑优化获取结构的主传力路径,完成优化构型的模型重构;以保证流道内表面加工质量为依据,确定一体化支架增材制造打印角度,进而对支撑结构的去除工艺性进行分析,完成了全尺寸样件制造。有限元分析结果和样件加工过程表明:一体化支架优化设计方案内置流道的加工质量、结构的强度和刚度性能均满足设计要求,打印结构支撑易去除、工艺性好,较原设计方案减质40.6,优化设计减质效果显著。