The paper considers the problem of reducing the weight of rotary machine designs using topological optimization technology. Here we describe the use of this technology in ANSYS and examples of its practical use

Kutsev, N.M.

Куцев, Н.М.

Russian

Samara University

299  Рис. 3. Поля распределения скорости  Рис. 4. Линии тока в сопле  На рисунках видно, что наибольшая скорость истечения газа наблюдается на вы-ходе из сопла внутреннего контура. Однако, в сопле второго контура в месте резкого из-менения геометрии возникает скачок уплот-нения. Скорость резко увеличивается, при-чём из рис. 5 видно, что число Маха в этом месте становится больше 1. Это означает пе-реход на сверхзвук в дозвуковом сопле, что недопустимо.  Рис. 5. Поля распределения числа Маха  Расход воздуха во внутреннем контуре получился на 37% больше, чем необходимый GВ = 70,65 кг/с. Для получения необходимо-го расхода требуется уменьшить площадь выходного сечения сопла. Для этого нужно удлинить кок, а также наружную оболочку сопла (рис. 6).  Рис. 6. Модернизированная конструкция сопла    УДК 62-253.001.63 ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ANSYS ©2018  Н.М. Куцев ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», филиал в ПФО  TOPOLOGY OPTIMIZATION OF A LOAD-BEARING STRUCTURE IN ANSYS Kutsev N.M. (ZAO «CADFEM CIS», branch in Privolzhsky Federal District, Russian Federation) The paper considers the problem of reducing the weight of rotary machine designs using topological optimiza-tion technology. Here we describe the use of this technology in ANSYS and examples of its practical use.  Проектирование высоконагруженных узлов авиационных конструкций является достаточно трудоёмким процессом, требую-щим от инженера высокой квалификации и длительного опыта работы в разработке сложных высокотехнологичных изделий. На помощь инженеру приходят современные перспективные технологии топологической оптимизации, реализованные в виде специа-лизированных модулей, встроенных в CAE-пакеты.   Топологическая оптимизация силовых конструкций  Топологическая оптимизация пред-ставляет собой процесс «отсечения» нерабо-тающего (ненесущего) материала в ограни-ченном пространстве, для того, чтобы опре-делить оптимальную форму нагруженного узла. Затем, полученные внешние обводы обрабатываются в CAD редакторе, для соз-дания реальных конструкций.   300 В данной работе проводится обзор воз-можностей современного пакета ANSYS в области топологической оптимизации сило-вых конструкций. Приведены примеры ис-пользования метода топологической оптими-зации для облегчения конструкций, изготав-ливаемых традиционными технологиями (рис. 1), и конструкций, изготавливаемых средствами аддитивного производства (рис. 2).  Рис. 1. Пример использования топологической оптимизации  при изготовлении традиционными средствами производства  Рис. 2. Пример использования топологической оптимизации  при изготовлении аддитивными средствами производства  В ряде работ достигнуто снижение массы силовых конструкций на 25-30%, в том числе достигнуто сокращения массы на 80% при обеспечении прочности силового узла, что было подтверждено эксперимен-том. 

TOPOLOGY OPTIMIZATION OF А LOAD-BEARING STRUCTURE IN ANSYS

http://repo.ssau.ru/bitstream/Mezhdunarodnaya-nauchnotehnicheskaya-konferenciya-Problemy-i-perspektivy-razvitiya-dvigatelestroeniya/TOPOLOGIChESKAYa-OPTIMIZACIYa-SILOVYH-KONSTRUKCII-V-ANSYS-73234/1/ilovepdf_com-299-300.pdf

TOPOLOGY OPTIMIZATION OF А LOAD-BEARING STRUCTURE IN ANSYS

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Samara University