曲明 闫永昌 张国友 董国庆 高静 李盛文

摘要：本文应用HyperWoks的集成模块OptiStruct对风洞架车转盘的回转台面在给定位移和应力约束条件下以体积作为优化目标进行了轻量化设计，首先通过拓扑优化明晰了结构设计形式，然后通过尺寸优化进行细节优化设计，结构优化后减重达到27%。

关键词：回转台面;OptiStruct;拓扑优化;尺寸优化

Abstract

OptiStruct integrated module using HyperWoks rotary table to the wind tunnel car turntable stress constraint conditions in volume as the optimization objective is the lightweight design for location shift and， first by the topology optimization the structure design， and then through the size optimization of the details of the optimization design， the optimized structure weight loss reached 27%.

Keywords： rotary table; OptiStruct; topology optimization; size optimization

引言

风洞架车转盘的回转台面是架车整体结构中的薄弱环节，天平、模型、支撑机构的重量以及气动载荷等均直接或间接作用于此件上，由于气动载荷过大且六元载荷相对复杂，因此无法从力学简单理论计算中评估零件的结构形式，所以此件适用优化方法进行设计以找到最优结构。HyperWoks的集成模块OptiStruct具有强大的结构优化功能，本文应用OptiStruct对某风洞架车转盘的回转台面进行了拓扑优化、尺寸优化，在满足刚强度要求的前提下，零部件的结构形式实现了最优化以及轻量化的设计目标。

1.拓扑优化

1.1 有限元模型的建立

回转台面外部空间与回转轴承固定连接，内部空间与供气系统连接，这两部分是不可设计空间，可设计空间是中间区域，为便于施加结构优化的边界条件，将模型分为三部分，建立的有限元模型如图1所示，材料采用Q235。

图1 回转台面有限元模型

气动载荷等效作用于天平校心，载重约为7吨，天平校心位于回转台面中心上方525mm处，载荷的施加通过MPC实现。

1.2 拓扑优化结果及分析

该模型的拓扑优化约束函数有两个，第一……