对于螺栓航空发动机静子机匣螺栓连接结构优化设计与

论文导读：04.5.2多目标模糊优化数学模型504.5.3模糊隶属函数的选取50-534.6本章小结512下一页
摘要：螺栓连接是航空发动机机匣之间普遍采取的一种连接方式。作为连接件，其强度和可靠性联系到包括被连接件在内的整个机匣乃至发动机的安全。而重量又联系到整个发动机的减重效果，影响到发动机的性能指标。在传统机匣结构设计中，大多采取基于设计准则和经验公式的校核计算策略。就安装边螺栓连接结构而言，虽然在某种程度上保证了结构的强度和可靠性，但往往造成材料的浪费，大多有着较强的应力集中，某些部件的材料强度有较大的裕量。由此，降低安装边螺栓连接结构的最大应力、保证结构的可靠性和减轻结构重量是急需解决的不足。本论文将响应面法、有限元法和最优化策略有效的结合完成了某型航空发动机静子机匣安装边螺栓连接结构的多目标优化设计。首先，采取响应面法中的正交组合设计试验确定了安装边螺栓连接结构几何参数（诸如：安装边高度、厚度和螺栓的数量）的组合案例；其次，基于APDL语言，实现不同组合情况下螺栓连接结构的参数化建模和数值计算，得到对应的结构最大等效应力和质量的计算值；接着，通过对数值计算数据的回归浅析，获得螺栓连接结构最大等效应力和质量的响应面模型；再次，通过多目标模糊优化设计策略，建立以最大等效应力、质量和可靠性指数为目标函数的多目标模糊优化设计数学模型，编程求得结构的最优几何参数和最优解；最后，对最优化设计结果进行了有限元浅析和验证，以确保最优化策略的可行性。结果表明：多目标模糊优化的结果与有限元数值模拟的结果基本吻合；多目标优化后，螺栓连接结构的最大等效应力下降了18.3%，质量减轻了5.7%，可靠性指数变化不大，但都满足可靠度要求，以而使得结构的综合性能得到显著提升，为航空发动机机匣的结构优化设计和减重提供了设计策略和参考依据。关键词：螺栓连接结构论文航空发动机机匣论文响应面法论文有限元法论文多目标模糊优化设计论文
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Abstract7-13
第1章 绪论13-18

1.1 选题背景和作用13-14

1.2 国内外探讨近况14-17

1.3 课题探讨内容17-18

第2章 机匣安装边螺栓连接结构设计策略18-30

2.1 螺栓连接的结构浅析18-21

2.

1.1 螺栓连接特性浅析18-19

2.

1.2 横向安装边螺栓连接结构的应力浅析19-21

2.2 机匣安装边螺栓连接结构设计策略21-25

2.1 螺栓连接结构设计的已知条件21

2.2 初选安装边厚度21-22

2.3 确定螺栓数量22-25

2.3 可靠度计算及评估25-29

2.3.1 可靠度概述25

2.3.2 正态分布25-27

2.3.3 可靠度的表达式27

2.3.4 应力和强度服以正态分布的可靠度计算27-28

2.3.5 螺栓连接结构可靠度计算28-29

2.4 本章小结29-30

第3章 安装边螺栓连接结构有限元浅析30-41

3.1 有限元法论述30-31

3.2 接触浅析论述31-35

3.

2.1 接触浅析的步骤32-34

3.

2.2 接触单元法34-35

3.3 某航空发动机机匣安装边螺栓连接结构有限元浅析35-40

3.1 安装边螺栓连接结构设计模型35-36

3.2 建立有限元模型36-37

3.3 创建接触单元37

3.4 建立螺栓预紧力单元37-38

3.5 模型的材料特性38-39

3.6 施加边界条件39

3.7 强度计算与结果浅析39-40

3.4 本章小结40-41

第4章 多目标优化设计策略探讨41-54

4.1 响应面法基本论述41-42

4.2 二阶响应面设计及浅析42-45

4.

2.1 编码变换42-43

4.

2.2 二阶响应面组合设计43-44

4.

2.3 响应面方程的显著性检验44-45

4.

2.4 回归系数的显著性检验45

4.3 优化设计基本论述45-47

4.4 优化设计数学模型47-49

4.1 设计变量47

4.2 设计约束条件47-48

4.3 目标函数48-49

4.4 数学模型49

4.5 多目标模糊优化设计策略49-53

4.5.1 模糊优化设计步骤49-50

4.5.2 多目标模糊优化数学模型50

4.5.3 模糊隶属函数的选取50-53

4.6 本章小结5论文导读：航空发动机静子机匣螺栓连接结构优化设计54-655.1建立二阶响应面模型54-575.2方差浅析及显著性检验57-595.3安装边螺栓连接结构多目标模糊优化设计59-625.4螺栓连接结构有限元浅析及验证62-645.5本章小结64-65结论65-67参考文献67-72致谢72-73攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文73上一页12
3-54
第5章 航空发动机静子机匣螺栓连接结构优化设计54-65

5.1 建立二阶响应面模型54-57

5.2 方差浅析及显著性检验57-59

5.3 安装边螺栓连接结构多目标模糊优化设计59-62

5.4 螺栓连接结构有限元浅析及验证62-64

5.5 本章小结64-65

结论65-67
参考文献67-72
致谢72-73
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文73