一种单孔拓扑优化板筋框制造技术

一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于：包含有内外缘条及腹板１、筋条２、筋条３、筋条４、筋条５；其中筋条２、筋条３、筋条４、筋条５两端分别与内外缘条及腹板１连接，筋条２位置与内外缘条及腹板１上表面垂直，并与内外缘条及腹板１上表面中央位置连接；筋条３的方向通过内外缘条及腹板１的内圆圆心，并与水平线保持４０～５０度夹角；筋条４与水平线保持０～１０度夹角；筋条５与水平线保持２０～４５度夹角；筋条２、筋条３、筋条４、筋条５与内外缘条及腹板１内壁相交于一点。本实用新型专利技术改变了传统的结构，改善了性能；可以应用于理工科大学的力学教学实验。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械领域，特别提供一种单孔拓扑优化板筋框。
技术介绍
板筋结构在现代飞机上有着广泛的应用，无论是机身的主承力加强框， 还是翼面的大梁或者加强翼肋，均是比较典型的板筋结构。传统的板筋框 结构重量重，刚度小，应力水平高，疲劳寿命低。本技术提供一种单孔拓扑优化板筋框，采用基于敏度阈值的拓扑 优化方法来确定结构的主传力路径，并将筋条布置在所求出的主传力路径 上；然后，以板和杆单元来模拟板筋结构，并建立相应的有限元分析模型; 最后，以板的厚度和筋条的剖面积为设计变量，进行满应力设计来获得最 终的优化方案，多种算例的数值仿真结果显示运用本文方法与传统的基 于工程经验的方法相比，在结构等刚度的条件下，前者的设计方案能够减 轻结构重量达到5°/。~20%。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足之处，特别提供一种单孔拓 扑优化板筋框。本技术提供了一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板l、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5;其中筋条2、筋条3、 筋条4、筋条5两端分别与内外缘条及腹板1连接。所述单孔拓扑优化板筋框，筋条2位置与板筋框1上表面垂直，并与 内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条及腹 板1的内圆圆心，并与水平线保持40-50度夹角；筋条4与水平线保持0~10 度夹角；筋条5与水平线保持20 45度夹角；筋条2、筋条3、筋条4、筋 条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。所述单孔拓扑优化板筋框，板筋框为上下对称结构。 首先将图3的弯剪组合加载的单孔加强框，按照拓扑优化流程进行迭 代得出对应的筋条材料最合理分布，具体过程为基于拓扑优化的有限元建 模->结构分析(ANSYS)->基于敏度阈值的优化准则->主传力路经；之后 确定筋条位置。常规框和优化框的性能对比如下表1两种结构形式的单孔板筋框的结构响应对比<table>table see original document page 4</column></row><table>本技术的优点在结构等刚度的条件下，本设计方案能够减轻结 构重量达到5%~20%。附图说明图1为单孔拓扑优化板筋框示意图图2为普通板筋框示意图；图3为弯剪组合加载的单孔加强框。具体实施方式实施例1本实施例一种单孔拓扑优化板筋框，包含有内外缘条及腹板l、筋条 2、筋条3、筋条4、筋条5;其中筋条2、筋条3、筋条4、筋条5两端分 别与内外缘条及腹板1连接；筋条2位置与内外缘条及腹板1上表面垂直, 并与内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条 及腹板1的内圆圆心，并与水平线保持40~50度夹角；筋条4与水平线保 持0 10度夹角；筋条5与水平线保持20 45度夹角；筋条2、筋条3、筋 条4、筋条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。本实施例所述单孔拓扑优化板筋框，板筋框为上下对称结构。权利要求1、一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板(1)、筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)；其中筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)两端分别与内外缘条及腹板(1)连接；筋条(2)位置与内外缘条及腹板(1)上表面垂直，并与内外缘条及腹板(1)上表面中央位置连接；筋条(3)的方向通过内外缘条及腹板(1)的内圆圆心，并与水平线保持40～50度夹角；筋条(4)与水平线保持0～10度夹角；筋条(5)与水平线保持20～45度夹角；筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)与内外缘条及腹板(1)内壁相交于一点。2、 按照权利要求1所述单孔拓扑优化板筋框，其特征在于板筋框为 上下对称结构。专利摘要一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板1、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5；其中筋条2、筋条3、筋条4、筋条5两端分别与内外缘条及腹板1连接，筋条2位置与内外缘条及腹板1上表面垂直，并与内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条及腹板1的内圆圆心，并与水平线保持40～50度夹角；筋条4与水平线保持0～10度夹角；筋条5与水平线保持20～45度夹角；筋条2、筋条3、筋条4、筋条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。本技术改变了传统的结构，改善了性能；可以应用于理工科大学的力学教学实验。文档编号B64C1/00GK201254291SQ200820013528公开日2009年6月10日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日专利技术者聪 孙, 邓扬晨 申请人:中国航空工业第一集团公司沈阳飞机设计研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于：包含有内外缘条及腹板（１）、筋条（２）、筋条（３）、筋条（４）、筋条（５）；其中筋条（２）、筋条（３）、筋条（４）、筋条（５）两端分别与内外缘条及腹板（１）连接；筋条（２）位置与内外缘条及腹板（１）上表面垂直，并与内外缘条及腹板（１）上表面中央位置连接；筋条（３）的方向通过内外缘条及腹板（１）的内圆圆心，并与水平线保持４０～５０度夹角；筋条（４）与水平线保持０～１０度夹角；筋条（５）与水平线保持２０～４５度夹角；筋条（２）、筋条（３）、筋条（４）、筋条（５）与内外缘条及腹板（１）内壁相交于一点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙聪，邓扬晨，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]