[發明專利]發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法

在審

• 申請號: 202010582488.9
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111723508A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉建華;陶麗芳;劉芳;周兵;馬永;劉曉娟
• 申請（專利權）人: 安徽航瑞航空動力裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 王惠萍

本發明公開了一種發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法，包括步驟：S1、建立正時罩蓋初始方案有限元模型；S2、對正時罩蓋初始方案有限元模型進行模態分析計算和頻率響應分析計算；S3、對正時罩蓋初始方案有限元模型進行振動響應優化；S4、建立正時罩蓋的拓撲結構；S5、建立正時罩蓋的1D殼單元模型并進行形貌優化；S6、基于振動響應優化及形貌優化結果云圖，得到正時罩蓋優化方案；S7、正時罩蓋優化方案，建立正時罩蓋優化模型，并進行模態、頻率響應分析和局部優化校核。本發明的發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法，可以幫助設計人員在兼顧性能的前提下獲得正時罩蓋結構輕量化的設計方案，加快產品開發速度。

技術領域

本發明屬于發動機輕量化設計技術領域，具體地說，本發明涉及一種發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法。

背景技術

本部分提供的僅僅是與本公開相關的背景信息，其并不必然是現有技術。

目前，發動機作為當今的主要動力機械，人們在追求重量更輕、功率更大、振動噪聲更小的發動機。而正時罩蓋類的薄壁件作為發動機上最大的對外輻射噪聲源，因此要具有較好的剛度和強度以降低正時罩蓋的輻射噪聲非常重要。

現有技術中正時罩蓋的設計多采用類比或對標的方法，在正時罩蓋結構出現振動大、噪聲大等問題時，往往采取整體加強的辦法，這使得發動機質量越加越大。同時，罩蓋不同部位的結構應力狀態差異較大，沒有充分發揮材料的承載能力，不符合輕量化設計的要求。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提供一種發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法，目的是實現兼顧正時罩蓋輻射性能的前提下使得正時罩蓋結構滿足輕量化要求。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：發動機正時罩蓋輕量化CAE分析方法，包括步驟：

S1、建立正時罩蓋初始方案有限元模型，所述正時罩蓋初始方案有限元模型包括殼體部分和初始加強筋部分，所述初始加強筋部分填充在設計空間內，所述設計空間為所述正時罩蓋初始方案有限元模型所在坐標系內允許布置加強筋的空間；

S2、對正時罩蓋初始方案有限元模型進行模態分析計算和頻率響應分析計算；

S3、對正時罩蓋初始方案有限元模型進行振動響應優化，得到加強筋分布模型；所述振動響應優化以所述殼體部分表面的響應加速度為輸出約束條件，以正時罩蓋一階模態頻率為約束，以構成所述加強筋的材料的體積在所述設計空間內所占的體積比最小為優化目標；

S4、根據拓撲分析結果云圖，確定所述正時罩蓋初始方案有限元模型的初始加強筋部分在所述設計空間的構造，并據此建立正時罩蓋的拓撲結構；

S5、建立正時罩蓋的1D殼單元模型并進行形貌優化；

S6、基于所述振動響應優化及形貌優化結果云圖，得到正時罩蓋優化方案；

S7、所述正時罩蓋優化方案，建立正時罩蓋優化模型，并進行模態、頻率響應分析和局部優化校核。

所述步驟S2包括：

S201、提取所述正時罩蓋初始方案有限元模型；

S202、通過有限元軟件，計算正時罩蓋的約束模態；

S203、通過在正時罩蓋初始方案有限元模型上的螺栓安裝點上施加隨頻率變化的單位載荷激勵，計算正時罩蓋初始方案有限元模型的各響應點的法向振動結果。

所述步驟S3中，對所述正時罩蓋初始方案有限元模型進行拓撲分析，對所述正時罩蓋初始方案有限元模型進行拓撲分析包括：

S301、對所述正時罩蓋初始方案有限元模型創建拓撲優化區域；