拓扑优化轻量化GE航空支架结构设计

本作品为采用迭代渐进结构优化方法完成的GE支架三维设计，整体建模流程结合了直接建模与参数化建模的优势，先在参数化设计环境中完成支架初始安装点位、载荷边界的基准搭建，明确各连接孔位的同轴度、安装面平面度等基础装配约束，再导入直接建模环境中开展拓扑优化迭代计算。设计过程以最小化应变能密度、最大化结构刚度为核心力学目标，同时将体积最小化即质量轻量化作为并行优化目标，经过多轮迭代计算去除非受力区域的冗余材料，最终得到的成品结构体积仅为初始实体设计的13%，在满足同等承载要求的前提下实现了极致的减重效果。模型的曲面过渡全部采用G2连续曲率处理，避免应力集中问题，所有安装孔位均保留了足够的装配余量与接触强度，镂空区域的筋条走向完全贴合主应力传力路径，保证载荷可以顺畅地从加载端传递到各固定点位。渲染阶段采用哑光金属材质模拟航空级铝合金的表面质感，通过环境光遮蔽效果清晰展现结构的镂空层次与曲面过渡细节，不同视角下可以直观观察到优化后结构的材料分布逻辑，所有非承力区域的材料都被完全去除，承力路径上的材料则根据应力大小做了变厚度处理，既保证了结构的整体刚性，又最大限度降低了整体重量。整个设计过程充分结合了两类建模软件的优势，参数化环境保证了初始设计约束的精准性，直接建模环境则为拓扑优化后的曲面重构提供了高效的编辑能力，最终成品完全满足航空零部件对于轻量化、高可靠性的设计要求，可直接用于后续的有限元验证、加工工艺设计等下游流程。