● 摘要
涡轮榫头/榫槽结构设计是航空发动机转子部件设计中的重要环节，该结构设计的合理与否直接关系到转子部件的强度和寿命，并影响发动机的性能。传统设计方法是参考已有型号榫头/榫槽结构，凭借设计人员的经验，进行更改设计。随着数字化技术在航空设计制造领域的广泛使用，使得设计过程更加准确和有效率。本文采用数值计算方法和自动优化设计体系，建立涡轮榫头/榫槽从设计到分析再到优化的快速设计系统，提高涡轮榫头/榫槽的设计效率，缩短设计周期。主要工作如下：1．提取涡轮榫头/榫槽结构设计参数，并对榫头、榫槽的装配关系进行了分析，利用VC对UG进行二次开发，实现结构的参数化建模和修改。2．以三齿枞树形榫头/榫槽为例，探讨了基于参数化的榫头/榫槽结构优化设计过程。3．使用ANSYS对榫头/榫槽进行接触分析，基于二次开发实现了目标函数以及其他相关结果的自动提取。4．以ISIGHT作为优化平台，集成UG、ANSYS，建立了涡轮榫头/榫槽快速设计系统。5．针对涡轮榫头/榫槽优化中存在的分析周期长、收敛速度慢等问题，引入了近似技术，通过试验设计进行近似模型构造。采用遗传算法加序列二次规划法的算法组合，对结构进行了优化设计，并对结果进行了比较。