《面向快速成型的轉子葉片動力學光滑拓撲最佳化設計》是依託長沙理工大學，由何建軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向快速成型的轉子葉片動力學光滑拓撲最佳化設計
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：何建軍
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
轉子葉片對發動機和動力機械的性能是至關重要的。而結構拓撲最佳化是現代創新設計的重要手段，因此本課題研究面向快速成型和基於非局部彈性理論的轉子葉片的動力學拓撲最佳化設計有助於顯著提升轉子的性能。研究首先採用基於非局部彈性理論的結構有限元單元建立轉子葉片的有限元模型。探索非局部理論中權函式的選取原則對轉子葉片有限元模型精度、效率和振動特徵的影響規律。其次，研究採用近似方法建立轉子葉片拓撲最佳化近似顯式有限元模型的方法。發展以伴隨法和組合近似方法進行靈敏度分析和結構重分析的技術流程。最後，以SIMP法和數學規劃法等為基礎，結合啟發性的技術措施，研究通用、有效和光滑的最佳化求解策略和高效的數值算法,綜合解決涉及拓撲構型和快速成型的轉子葉片動力學拓撲最佳化問題。本項目旨在非局部有限元理論和轉子葉片動力學拓撲最佳化方法等方面取得進展。項目成果可以促進資源節約和拓撲最佳化結構快速成型方面的結構創新設計等技術的發展。
結題摘要
轉子葉片對發動機和動力機械的性能是至關重要的。本項目首先研究了轉子葉片等複雜機械設備及零件的快速動力學分析方法，可以為複雜轉子葉片的動力學光滑拓撲最佳化設計算法的快速實施提供高效高精度的近似動力學分析方法，其次研究了面向快速成型的結構動力學光滑拓撲最佳化設計方法及算法，可以為面向快速成型的轉子葉片的動力學光滑拓撲最佳化設計提供高效可靠的算法保障。通過本項目的實施，提出了一種高效高精度的結構動力學分析方法，可以為轉子葉片等任意複雜機械結構/系統的快速動力學分析提供高效的近似分析方法，相比直接分析或常用分析方法可減少70%及以上的計算量；其次，提出了一種面向快速成型的結構動力學光滑拓撲最佳化設計算法及流程，可以為轉子葉片的動力學光滑拓撲最佳化設計的順利實施提供有效的算法支撐，同時，通過將所提出的快速動力學分析方法與結構動力學光滑拓撲最佳化設計算法結合起來，可以將大型複雜機械結構如轉子葉片動力學光滑拓撲最佳化設計等的計算效率提高50%及以上，這對於基於拓撲最佳化的大規模複雜結構的創新設計的廣泛實施及工程套用具有非常重要的意義。
