航空发动机轻量化支架结构优化设计

本作品为航空喷气发动机配套支架的优化设计方案，采用三维参数化建模完成全流程设计开发。建模阶段首先基于原始支架的安装接口、载荷边界条件完成基础实体建模，精准还原原始设计的安装孔位、配合面尺寸，确保与发动机装配接口完全匹配，随后开展结构轻量化优化设计。设计思路上将原实体结构转换为薄壁壳体构型，在保证安装接口尺寸不变的前提下，挖除内部非承载区域的冗余材料，同时在壳体的应力集中区域、载荷传递路径上布置合理走向的加强筋结构，通过筋条的传力作用分散局部高应力，在大幅降低整体重量的同时保障结构强度满足使用要求。完成几何建模后，对模型赋予对应金属材质属性，开展多工况有限元应力仿真分析，分别模拟垂直载荷、水平载荷、不同量级扭矩载荷下的结构应力分布、变形量以及安全系数，根据仿真云图显示的应力集中区域反复调整壳体壁厚、加强筋的厚度与排布位置，优化应力分布均匀性，避免局部应力超出材料屈服极限。最终优化后的支架重量从原设计的4.58磅降低至1.43磅，减重比例达到68%，各工况下的安全系数均保持在1以上，最大应力值仍低于材料的许用应力极限，满足结构强度与刚度要求。该轻量化设计思路可广泛推广至各类航空、交通领域的承载零部件设计中，通过壳体加筋的结构形式实现减重与强度的平衡，在保证零部件使用可靠性的前提下有效降低整体装备重量，提升装备的载荷效率与运行经济性。