基于ISIGHT的導(dǎo)管空間路徑多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、隨著我國(guó)航空航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)管作為發(fā)動(dòng)機(jī)的“心血管”起著至關(guān)重要的作用，相關(guān)研究也越來(lái)越受到關(guān)注。導(dǎo)管廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)等核心部件中，主要用于燃油，滑油和空氣等介質(zhì)的輸送。導(dǎo)管一旦破裂，輕則影響實(shí)驗(yàn)，重則危及飛行安全從而造成不可估量的損失。在導(dǎo)管的失效模式中，隨機(jī)振動(dòng)引起的疲勞破壞所占比例最大。本論文是基于橫向課題——某發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管的隨機(jī)振動(dòng)特性分析為背景進(jìn)行的。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)導(dǎo)管的空間路徑，達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)中小導(dǎo)管的疲勞壽命的

2、目的。
　　論文基于ISIGHT平臺(tái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的多目標(biāo)優(yōu)化，具體完成的工作有:
　　(1)引入梁—實(shí)體混合模型建立工程應(yīng)用導(dǎo)管的簡(jiǎn)化模型并在ANSYS軟件平臺(tái)建立了導(dǎo)管的參數(shù)化有限元模型。應(yīng)用簡(jiǎn)化模型以及精細(xì)有限元模型進(jìn)行了基于高斯分布的三區(qū)間法和Miner理論的隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算。
　　(2)建立了考慮導(dǎo)管質(zhì)量和剛度因素的導(dǎo)管機(jī)理模型，利用懸臂梁理論以及ANSYS的結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，進(jìn)行了導(dǎo)管立梁高度對(duì)導(dǎo)管疲勞壽命的影響

3、的推導(dǎo)和討論，確定實(shí)際管路設(shè)計(jì)中管路的立梁高度變化需要在一定的范圍內(nèi)。論文基于動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行了APDL二次開(kāi)發(fā)，得到了封裝ANSYS批處理命令的動(dòng)力學(xué)分析軟件。
　　(3)利用簡(jiǎn)化模型原理，建立了在橫梁上添加控制點(diǎn)構(gòu)造B樣條曲線(xiàn)的方法完成ANSYS中導(dǎo)管的參數(shù)化建模。通過(guò)ISIGHT平臺(tái)將控制點(diǎn)的坐標(biāo)值設(shè)為設(shè)計(jì)變量，將各方向施加功率譜密度函數(shù)作用下的隨機(jī)疲勞壽命作為目標(biāo)函數(shù)，并利用NSGA-Ⅱ算法對(duì)分類(lèi)完成的四類(lèi)導(dǎo)管（機(jī)理模型、平

4、面內(nèi)銳角、平面外銳角、平面外鈍角）進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。優(yōu)化完成得到了幾種提高導(dǎo)管隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命的模型，部分導(dǎo)管單方向壽命提高了幾十倍，最低壽命提高2～10倍，并與ANSYS優(yōu)化得到的模型進(jìn)行了對(duì)比。
　　(4)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)已知阻尼點(diǎn)的模型進(jìn)行優(yōu)化分析得到了提高導(dǎo)管隨機(jī)疲勞壽命的新模型，其最低向隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命大幅提高近55倍，整體最低壽命提高近4倍。
　　本論文對(duì)導(dǎo)管提高隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命的幾何構(gòu)型設(shè)計(jì)提供合理的技術(shù)支