用OptiStruct进行舱门支撑臂的设计优化

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-29 原文发表:2007-06-29 人气:7

一、概述

利用Optistruct 的拓扑和形状优化技术，Eurocopter
公司为Fairchild Dornier 728 飞机开发了一种具有开拓性
创新意义的支撑臂设计。在整个产品设计流程过程中，
Eurocopter 公司采用结构优化设计技术，使得结构减重效
果达到了20%。

二、客户背景

Eurocopter公司是EADS（欧洲航空防务及航天公司）
下属的全资子公司，EADS 是全球三个最大的航天集团之
一。Eurocopter公司设计开发商用和军用直升机，同时参
与欧洲空中客车(Airbus)所有机型的舱门和整流罩的开发。

三、挑战

由于来自强势客户和业界本身竞争的压力，飞机制造
商们正在积极地寻求方法来提高飞机结构的性能和功效。
为了满足项目工期和复杂的、甚至是苛刻的产品设计目标，
Eurocopter 要求采用分析驱动的设计流程，同时这个设计
流程必须以优化设计为中心。本案例着重讲述这个流程的
一个成功应用——开发一种质量更轻的舱门支撑臂。

图1：带支撑臂的Fairchild Dornier 728 舱门

图2：支撑臂初始设计

四、解决方案

Altair OptiStruct 拓扑优化技术最终被采用到Eurocopter的设计流程中。这项技术使得Eurocopter能够在考虑产品结构性能和设计目标的情况下，开发设计出满足工程要求的产品，从而改变了以往的先设计，校核，再修改这样一个不断反复的开发流程。首先采用OptiStruct 拓扑优化获得初始的舱门控制臂设计方案，优化其在三种工况下的刚度，这三种工况分别是：门关闭时，紧急打开时和气阀撞击时。同时，在优化过程中考虑了铸造拔模方向，以满足制造工艺上的要求。接下来，在满足所有工况条件和最大许用应力水平的情况下，通过形状和尺寸优化方法来优化加强筋的尺寸大小，以达到进一步降低质量的目的。

图3：设计空间模型