专利名称：：一种单孔拓扑优化板筋框的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及机械领域，特别提供一种单孔拓扑优化板筋框。
背景技术：
：板筋结构在现代飞机上有着广泛的应用，无论是机身的主承力加强框，还是翼面的大梁或者加强翼肋，均是比较典型的板筋结构。传统的板筋框结构重量重，刚度小，应力水平高，疲劳寿命低。本实用新型提供一种单孔拓扑优化板筋框，采用基于敏度阈值的拓扑优化方法来确定结构的主传力路径，并将筋条布置在所求出的主传力路径上；然后，以板和杆单元来模拟板筋结构，并建立相应的有限元分析模型;最后，以板的厚度和筋条的剖面积为设计变量，进行满应力设计来获得最终的优化方案，多种算例的数值仿真结果显示运用本文方法与传统的基于工程经验的方法相比，在结构等刚度的条件下，前者的设计方案能够减轻结构重量达到5°/。~20%。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，特别提供一种单孔拓扑优化板筋框。本实用新型提供了一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板l、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5;其中筋条2、筋条3、筋条4、筋条5两端分别与内外缘条及腹板1连接。所述单孔拓扑优化板筋框，筋条2位置与板筋框1上表面垂直，并与内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条及腹板1的内圆圆心，并与水平线保持40-50度夹角；筋条4与水平线保持0~10度夹角；筋条5与水平线保持2045度夹角；筋条2、筋条3、筋条4、筋条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。所述单孔拓扑优化板筋框，板筋框为上下对称结构。首先将图3的弯剪组合加载的单孔加强框，按照拓扑优化流程进行迭代得出对应的筋条材料最合理分布，具体过程为基于拓扑优化的有限元建模->结构分析(ANSYS)->基于敏度阈值的优化准则->主传力路经；之后确定筋条位置。常规框和优化框的性能对比如下表1两种结构形式的单孔板筋框的结构响应对比<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本实用新型的优点在结构等刚度的条件下，本设计方案能够减轻结构重量达到5%~20%。图1为单孔拓扑优化板筋框示意图图2为普通板筋框示意图；图3为弯剪组合加载的单孔加强框。具体实施方式实施例1本实施例一种单孔拓扑优化板筋框，包含有内外缘条及腹板l、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5;其中筋条2、筋条3、筋条4、筋条5两端分别与内外缘条及腹板1连接；筋条2位置与内外缘条及腹板1上表面垂直,并与内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条及腹板1的内圆圆心，并与水平线保持40~50度夹角；筋条4与水平线保持010度夹角；筋条5与水平线保持2045度夹角；筋条2、筋条3、筋条4、筋条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。本实施例所述单孔拓扑优化板筋框，板筋框为上下对称结构。权利要求1、一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板(1)、筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)；其中筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)两端分别与内外缘条及腹板(1)连接；筋条(2)位置与内外缘条及腹板(1)上表面垂直，并与内外缘条及腹板(1)上表面中央位置连接；筋条(3)的方向通过内外缘条及腹板(1)的内圆圆心，并与水平线保持40～50度夹角；筋条(4)与水平线保持0～10度夹角；筋条(5)与水平线保持20～45度夹角；筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)与内外缘条及腹板(1)内壁相交于一点。2、按照权利要求1所述单孔拓扑优化板筋框，其特征在于板筋框为上下对称结构。专利摘要一种单孔拓扑优化板筋框，其特征在于包含有内外缘条及腹板1、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5；其中筋条2、筋条3、筋条4、筋条5两端分别与内外缘条及腹板1连接，筋条2位置与内外缘条及腹板1上表面垂直，并与内外缘条及腹板1上表面中央位置连接；筋条3的方向通过内外缘条及腹板1的内圆圆心，并与水平线保持40～50度夹角；筋条4与水平线保持0～10度夹角；筋条5与水平线保持20～45度夹角；筋条2、筋条3、筋条4、筋条5与内外缘条及腹板1内壁相交于一点。本实用新型改变了传统的结构，改善了性能；可以应用于理工科大学的力学教学实验。文档编号B64C1/00GK201254291SQ200820013528公开日2009年6月10日申请日期2008年6月18日优先权日2008年6月18日发明者聪孙,邓扬晨申请人:中国航空工业第一集团公司沈阳飞机设计研究所