基于多载荷拓扑与尺寸优化的飞机发动机吊架轻量化设计

《Aerospace》：Lightweight Design of Aircraft Engine Pylon Using Multi-Load Topology and Size Optimization

　　飞机发动机短舱的轻量化设计需要一种能够适应多种载荷工况的高效结构布局。本文开发了一种结合多载荷拓扑优化与尺寸优化的集成轻量化设计框架。采用基于加权柔度目标的三场SIMP方法，识别多种代表性载荷工况下的主要载荷传递路径。基于所得拓扑结果，构建并优化参数化模型，在强度与可制造性约束下降低结构质量。随后利用优化后的构件尺寸重建可工程制造的短舱构型，并通过有限元分析评估其结构性能。结果表明，多载荷拓扑优化生成稳定的主承重框架，而随后的尺寸优化将结构质量从238 kg降至156 kg，减重82 kg。所提框架为飞机发动机短舱的轻量化设计提供了一条实用路径，也可作为其他复杂航空航天承重结构的参考。