复杂工况下涡轮静子系统承力结构的布局优化设计技术研究

涡轮静子结构是航空发动机承力系统的重要部件，其设计方法的先进性与结构设计的合理性直接影响发动机综合性能。本项目以国防需求为背景，借鉴近年来发展的拓扑优化先进设计方法，开展涡轮静子关键承力构件的结构布局设计。主要研究内容为：根据涡轮静子的（准）循环对称结构几何特征与热/力耦合复杂承力特点，尤其是温度、重力、惯性力等设计相关性载荷的存在，发展面向循环对称结构设计的拓扑优化技术，克服现有拓扑优化方法的局限性；通过循环对称结构的材料布局刚度设计与形状精细优化强度设计，达到关键承力部件的减重、结构紧凑、传力路径最优以及热变形协调等性能指标要求。.项目提出的循环对称结构的超单元子结构设计技术、非等体积有限单元的灵敏度密度计算格式、设计相关性载荷模型等关键技术为复杂循环对称结构的布局设计带来了新思路，对促进设计方法的发展以及与工程应用的密切结合具有重要的意义。