## 民用飞机耳片连接结构的拓扑优化 [TOC=4] ## 计算说明 3D计算,对一个封闭的3D物体进行优化计算, 可以是任意封闭的三维实体。 ## 注意 **所有3D计算的物体必须是封闭的几何体。** ## 示例 我们3D计算都在Rhino里面Perspective视图进行。 ***** ### 0. 引言 接头是飞机上常用的连接结构。耳片接头通常配合螺栓和轴承使用,并能够传递较高的集中载荷,广泛用在起落架大接头、发动机吊挂、操纵面铰链、平尾后梁与后机身连接的转轴接头、舱门铰链及一些需要拆卸的连接部位。 本例使用Ameba对一个双耳接头进行概念设计,优化得到的结构不仅满足载荷工况的约束且重量更轻。本例不过是抛砖引玉,欢迎大家提出更多的意见和建议,一起交流学习。 ***** ### 1. 建立模型。 根据设计需求,在rhino中建立双耳接头模型。 ![](https://box.kancloud.cn/6406192abcdccb152b29dfd99bc15748_1088x768.png) 注:在rhino中对耳片和底座连接部分倒角时容易出错,形成非闭合的面,会对后期的mesh造成影响,一定要确保模型是一个实体。 ***** ### 2. Ameba优化 #### 1)划分网格 Mesh成功后,我们会看到有文字提示:Generated successfully,注意mesh.xml file不要超过6M。 ![](https://box.kancloud.cn/4cc380a658ede96a0f813d339a322c1f_550x186.png) 模型上布满了蓝色的网格线,可根据需要更改Size大小。 ![](https://box.kancloud.cn/7f92d8bb39b49e7c0ddc07d5cab2311e_1086x768.png) ***** #### 2)定义支撑 在螺栓孔的地方设定支撑。 ![](https://box.kancloud.cn/fb84b4ecd0129c76796b0fe1252c0349_1086x770.png) 如下图定义了XYZ方向的固定支座。 ![](https://box.kancloud.cn/eda2a9fc7b532323145bd284a77daceb_554x176.png) ***** #### 3)定义载荷 在轴向、横向和斜向载荷在,耳片主要会发生剪切撕裂、挤压破坏和拉伸破坏。 ![](https://box.kancloud.cn/6befea8227b0e1066c94e54fbc8d76f9_1622x424.png) 螺栓与耳片一般采用过渡配合,考虑到使用过程中允许螺栓转动,在孔的上方分别设定了轴向、横向和斜向的线载荷。 ![](https://box.kancloud.cn/53bf4bcfaf49905cbabf94e100284b92_1086x770.png) 调整各个方向上力的大小。 ![](https://box.kancloud.cn/21aa6e0d1fe2c2e0f4e35487aeee0f78_536x670.png) ***** #### 4)定义非设计区域 考虑到要保持各个孔的形状和大小不变,将这几个地方设定为非设计区域。Tolerance设置为Size的两倍。 ![](https://box.kancloud.cn/59bb538575c46c7a12df1eb086be8eb6_510x136.png) ***** #### 5)定义其他参数 本例约束体积分数为30%,进化率设为0.01,材料设为铝合金,其他参数保持默认。 ![](https://box.kancloud.cn/f8ad52e5aa22a2bb76b594febe03a36c_674x252.png) ***** #### 6)输入动态码,进行计算 输入动态码,进行云计算。 ![](https://box.kancloud.cn/84c1e1af77ab5b069c3074da688fdb22_728x348.png) 双击Login模块,点击Start进行求解。 ![](https://box.kancloud.cn/11f7fdbd54711d3e8ce18b01c71b7041_1004x452.png) 在求解时也可实时查看应力分布情况。 ![](https://box.kancloud.cn/cebbc0f2a516f35b10d5ef98b0c26acd_1082x770.png) ***** #### 7)优化完成 计算完成后,我们得到一个较为粗糙的网格模型。 ![](https://box.kancloud.cn/d73d45041312cc24c41c3d313809ab0a_1084x766.png) ***** ### 3. 后处理 我们可以用Ameba的Mesh Tools对模型进行编辑。本例用到的后处理模块还在测试阶段,很快就会上线。 #### 1)网格重构 用Remesh模块进行网格重构,同时可以用MeshChecker检查网格质量,如果有非流形边的话,可调整Size直到没有非流形边。 ![](https://box.kancloud.cn/e5f87abe6cd480d16a0960392a5c2029_808x318.png) 重构后的模型。 ![](https://box.kancloud.cn/44c0631647836ae91967ad40fca560e7_1086x766.png) ***** #### 2)工程化处理 对模型进行工程化处理,使线条更加柔和,便于加工与制造。可根据需要来调整Level。 ![](https://box.kancloud.cn/43d157b3f773022c313fb60ddfb83da6_480x194.png) 工程化处理后的模型。 ![](https://box.kancloud.cn/1d958a0e94836b0f379dea218b4d6a62_1086x768.png) ***** #### 3)转化为四边形网格 用QuadMesh模块将网格转化为四边形网格,右键点击此模块,选择Solve进行求解。 ![](https://box.kancloud.cn/96c9d52b1a740f28f8d97486afec92d1_568x236.png) 所有网格均为四边形的模型。 ![](https://box.kancloud.cn/07876941132c1f220efbc4d584b5070d_1086x766.png) ***** #### 4)转化为SubD模型 将最终得到的Mesh烘焙出来,在rhino中用SubDfrommesh命令将其转换为SubD模型 ![](https://box.kancloud.cn/bbb77c148a070ad618f79731a70ad6de_160x54.png) ***** #### 5)转化为Nurbs模型 用MeshtoNurb命令将SubD模型转换为Nurb模型 ![](https://box.kancloud.cn/e438e9c728febca77d598498ce424d5d_1084x770.png) ***** #### 6)后期编辑 当模型转换为Nurbs模型后,我们可以在rhino中对其进行编辑,本例中,在孔处加了上下表面水平的轴套,保证零件可以装配。 ![](https://box.kancloud.cn/7d17d87b3cac12bd7b7c062ee74b7baa_1084x764.png) ***** #### 7)最终渲染图 ![](https://box.kancloud.cn/e6a453a4af2b1591bdd452331dd27e1b_1086x768.png) *****