一种基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法

摘要

本申请属于航空发动机参数优化领域，特别涉及一种基于UG‑Isight‑ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法。步骤一、确定带凸肩叶片的凸肩结构的设计参数，并将所述设计参数进行抽样组合生成设计参数组合；步骤二、基于所述设计参数组合，在UG中将带凸肩叶片进行参数化建模得到UG参数化模型；步骤三、通过ANSYS Workbench对所述UG参数化模型进行仿真计算，并输出设计指标；步骤四、通过Isight将所述设计参数与所述设计指标进行数学模型拟合优化，得到最优数学模型，并根据所述最优数学模型确定最优设计参数组合以及最优设计指标；步骤五、将所述最优数学模型与所述UG参数化模型进行对比，若满足要求则结束，否则，返回步骤一将所述最优设计参数组合加入到所述设计参数组合中。

说明书

技术领域

本申请属于航空发动机参数优化领域，特别涉及一种基于UG-Isight-ANSYSWorkbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法。

背景技术

为满足现代航空发动机对于高推重比、高适用性、高可靠性、耐久性和低成本的需求，发动机结构的完整性和可靠性有着关键的作用，也影响着发动机研制的目标和周期以及飞机的飞行安全性。而发动机故障中最常见的就是叶片断裂问题，而为了提高叶片的可靠性，抑制叶片共振，工程中常常采用干摩擦阻尼结构进行减振设计，利用结构间的干摩擦作用将振动能量转化为热能形式耗散，从而降低结构的振动响应，例如凸肩、带冠、缘板等结构形式。

凸肩结构广泛应用于风扇叶片，特别是大展弦比叶片，由于这类叶片特别长而且薄，进口气流不均匀性更大，特别容易发生气流诱发叶片振动问题尤其是强迫振动和颤振，结构上也更容易发生破坏，一般风扇叶片大都采用凸肩结构，一方面通过凸肩工作面间的干摩擦阻尼减小叶片振动，另一方面可通过凸肩工作面配合连接提高叶片刚度，因此凸肩设计时既要考虑凸肩工作面的阻尼减振效果，保证凸肩对叶片一弯振动有足够的减振作用，同时又要考虑凸肩工作面的挤压情况，保证凸肩工作面不能出现大应力集中现象。现有技术中，凸肩结构的优化大多基于经验对多个参数进行调整，效率较低、优化程度有限，实用性差、无法满足工程实际需求。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，包括：

步骤一、确定带凸肩叶片的凸肩结构的设计参数，并将所述设计参数进行抽样组合生成设计参数组合；

步骤二、基于所述设计参数组合，在UG中将带凸肩叶片进行参数化建模得到UG参数化模型；

步骤三、通过ANSYS Workbench对所述UG参数化模型进行仿真计算，并输出设计指标；

步骤四、通过Isight将所述设计参数与所述设计指标进行数学模型拟合并优化，得到最优数学模型，并根据所述最优数学模型确定最优设计参数组合以及最优设计指标；

步骤五、将所述最优数学模型与所述UG参数化模型进行对比，若满足要求则结束，否则，返回步骤一将所述最优设计参数组合加入到所述设计参数组合中。

在本申请的至少一个实施例中，所述设计参数包括：凸肩高度、轴向位置、径向位置、初始紧度、表面粗糙度、啮合角度以及接触面错位角。

在本申请的至少一个实施例中，所述设计参数组合包括：初始紧度、表面粗糙度以及接触面错位角。

在本申请的至少一个实施例中，所述设计指标为凸肩接触面挤压应力。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，通过设计参数组合，在UG中进行参数化建模，建立UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真流程，实现了带凸肩叶片凸肩接触面的优化设计，设计周期短、优化效率高、实用性强。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法流程图；

图2是本申请一个实施方式的带凸肩叶片示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，包括以下步骤：

步骤一、确定带凸肩叶片的凸肩结构的设计参数，并将设计参数进行抽样组合生成设计参数组合；

步骤二、基于设计参数组合，在UG中将带凸肩叶片进行参数化建模得到UG参数化模型；

步骤三、通过ANSYS Workbench对UG参数化模型进行仿真计算，并输出设计指标；

步骤四、通过Isight将设计参数与设计指标进行数学模型拟合并优化，得到最优数学模型，并根据最优数学模型确定最优设计参数组合以及最优设计指标；

步骤五、将最优数学模型与UG参数化模型进行对比，若满足要求则结束，否则，返回步骤一将最优设计参数组合加入到设计参数组合中。

本申请的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，首先对带凸肩叶片的凸肩结构的设计参数进行选取，凸肩优化的主要原则是不降低风扇性能和保持叶片振动抑制能力，目标则是降低接触面的挤压应力。而不降低性能和振动一致能力则意味着不能对叶片和凸肩有太大的改动，同时由于凸肩的设计参数较多，并不适合将所有参数都进行参数化建模。对凸肩影响较大的参数主要包括：凸肩高度、轴向位置、径向位置、初始紧度、表面粗糙度、啮合角度、接触面错位角等。在不影响凸肩主要功能的前提下，本申请中从上述设计参数中进行抽样组合得到性价比最高的设计参数组合：初始紧度、表面粗糙度、接触面错位角。

本申请的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，在UG中将带凸肩叶片进行参数化建模得到UG参数化模型，该模型能够根据上一次循环得到的最优设计参数组合进行更新。

本申请的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，将UG参数化模型在ANSYS Workbench中进行仿真计算，输出设计指标。本实施例中，对于凸肩优化，设计指标为凸肩接触面挤压应力。

本申请的基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，通过Isight将设计参数与设计指标进行数学模型拟合，并基于数学模型的优化，形成最优设计参数组合和最优设计指标。最后，将最优数学模型与UG参数化模型进行对比，若最优数学模型与有限元模型接近则优化结束，否则将最优参数组合加入到样本点重新进行优化直至模型接近。

本申请基于UG-Isight-ANSYS Workbench联合仿真的凸肩工作面参数优化方法，通过有限元分析软件，对带凸肩叶片的凸肩接触面挤压应力进行分析，通过凸肩高度、轴向位置、径向位置、初始紧度、表面粗糙度、啮合角度、接触面错位角等参数变化，进而实现带凸肩叶片的凸肩接触面的优化设计。本申请建立了一体化参数化模型，考虑了气动、离心和温度载荷的作用，并可实时分析得到更新迭代模型参数变化后的叶片应力，研究了凸肩工作面接触应力的关键设计参数，理论简单、易于操作，能够为工程中凸肩工作面参数优化提供支撑。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。