某机载构件的轻量化设计与研究

摘要

为实现某航空机载设备的轻量化,采用碳纤维增强塑料构件代替铝合金构件,同时要求在飞机的振动环境下能保证机载设备的刚度要求.根据碳纤维增强塑料的成型方式,将原结构的三个铝合金构件设计为一个碳纤维增强塑料构件,通过初步的静力学分析确定了三种方案中的较优结构.采用UG与ANSYS Workbench的联合仿真,建立了该方案的参数化模型,将弧度、侧边折回长度和上部加强筋的尺寸作为设计变量,整体结构的固有频率作为目标函数,利用响应面法对构件进行优化设计,确定了该构件的最佳尺寸.最后使用该最优解进行随机振动分析,在X、Y、Z方向上分别施加加速度谱密度后,整个结构不会发生共振问题,而且在各方向的变形均满足设计要求,从而确定了该碳纤维增强塑料构件的最优结构.