射频离子推力器壳体结构点阵材料拓扑优化

针对射频离子推力器的壳体结构轻量化要求,研究了点阵材料拓扑优化设计思路和方法。首先,通过静力学仿真和动力学仿真对原结构进行了分析,获得了结构改进基础;其次,应用结构拓扑优化方法获得了结构的传力路径;再次,结合传力路径和壳体结构的安装使用要求,获得了最佳的点阵材料优化设计域;最后,通过点阵材料优化设计,获得了最佳的点阵拓扑优化结构方案。与原结构进行对比,优化方案质量减小31.5;动力学方面,结构模态整体提升,较好避开了推力器工作时的振动频率范围;受载条件下结构最大应力降低达59~67,应力分布更加均匀,结构变形也相应减小,结构刚度有所提升。优化后结构的轻量化和性能改善验证了设计方法的有效性。