发动机榫头／榫槽接触问题的可靠性形状优化设计.pdfVIP

维普资讯 VoI．16 No．4 CHINESE JOURNALOFAERONAUTICS November2003 Reliability—．BasedShapeOptimizationofTenon／Mortise in Aero—-engineswith Contact CU IHai—tao．M A Hai—quan。W EN W ei-dong (CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsand Astronautics，Nanjing 210016，China) Abstract： Basedonthetheoryofreliability—based structuralshapeoptimization，exactexpressions ofthesensibilityusingthestochasticfiniteelementmethodforcontactproblem swerederived inde— tail，andthebasicstepsofstructuraloptimizationweregiven．A coattail—typetenon／mortiseofan aero—enginewasoptim ized．Inthismodel。themaximum equivalentstressofthenodesonthebound— aryofthetenonwastheobjectivefunction：thewidthoftooth’sneckandthesidesurface’sslopean— gleofatenonweredesignvariables，withconstraintsoftension stress，extrusionstressandreliability index．Theresultshowedthatthedistributionsofthecontactpressurebetweentenonand mortise， theequivalencestressand reliability index weremorereasonable．Itvalidatesthecorrectnessofthe optim izationmodelandthereliability—basedstructuralshapeoptim ization。and providesvaluableref— erencesforstructuraldesignofthetenon／mortise． Keywords： reliability—basedshapeoptimization；contactproblem ；tenon／mortise；stochasticfinite element 发动机榫头 ／榫槽接触 问题 的可靠性形状优化设计 ．崔海涛 ，马海全 ，温卫东 ．中国航 空学报 (英文 版 )，2003，14(4)：193 197． 摘 要 ：在结构可靠性形状优化 的基础上 ，推导了接触 问题随机有限元 的灵敏度解析分析表达式 ， 给 出了优化分析 的基本步骤 ，并对某发动机燕尾型榫头 ／榫槽接触结构 ，选取榫头齿颈宽和齿面倾 斜角为设计变量 ，以榫头最大拉伸应力、齿面挤压应 力及可靠度指标为约束条件 ，对榫头边界上节 点的最大当量应力进行 了优化分析 。结果表 明，优化后榫头和榫槽接触面上的接触压力、当量应力 及可靠度指标 的分布更加均匀，验证 了优化分