1 概述

    以有限元法為基礎的結構優化設計工具已經被廣泛而深入地應用到各行各業，在航空航天、汽車、機械等領域取得了大量革命性的成功應用。尤其對于航空產品，重量是衡量產品性能一個非常重要的指標。為了提高航空器作戰時的機動性與靈活性，提高其負載能力，如何得到質量輕而性能更佳的產品非常值得研究。

    本文首先對某航空產品支架進行靜態分析，在此基礎上完成了Topology優化分析，根據優化分析結果，應用三維建模軟件CATIA對原結構進行修改，最后，對改進后的結構進行靜態分析。結果表明，應用OptiStruct結構優化技術，不僅能夠極大地降低產品的重量，而且對于改善產品的力學性能也具有積極的促進作用。

2 優化前支架靜態分析

2.1 有限元模型

    支架幾何模型如圖1所示。采用四面體單元Tet4對幾何模型進行網格劃分，取單元尺寸為4mm。其中，根據初次分析結果，對支架上應力較大部位進行網格細化，取單元尺寸為2mm。整個模型的單元數為300746，節點數為36132，有限元模型如圖2所示。

圖1 幾何模型

圖2 有限元模型

2.2 材料參數

    支架采用的材料為鋁材，材料的性能參數如表1所示。

表1 材料參數

2.3 約束與載荷

    根據支架實際工作情況，對支架兩端的圓柱孔施加固定約束，限制其三個平動位移為零；支架所受載荷如表2所示。約束與載荷的施加如圖1所示，參考圖1中主坐標系。

表2 支架承受的載荷