为了提高航空发动机支架结构的设计质量，为发动机的正常工作提供稳固的支撑，就需要对支架结构进行拓扑设计分析，进而不断优化支架结构。本文对拓扑优化理论进行了一定的论述，在此基础上，进一步讨论了发动机支架的拓扑优化，并对设计方案进行了对比分析，进而优选最佳的设计方案，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
标签：航空；发动机；支架结构
1 前言
结构拓扑设计是对结构材料进行最佳分配的一种优化方法，在规定的设计区域内，其通过对载荷、约束以及优化目标等进行对比分析，进而实现结构优化的目的。随着计算机技术的不断发展，这就为结构拓扑优化提供了设备支持，为其在航空航天、机械以及船舶等多个领域的广泛应用提供了可靠保障。结构拓扑优化的优势在于其能够在结构形状没有确定的情况下，根据所提供的边界条件和给定的载荷进而确定合理的结构形式，不僅能够将其用于新产品的设计过程中，而且还能对原有产品进行优化设计。为了提高航空发动机支架的设计质量，确保发动机的
正常运行，对当前的支架结构进行拓扑优化设计，进而优选性能优良的支架结构，从而为发动机提供稳固的支撑。
2 拓扑优化理论
（1）拓扑优化变密度法。结构拓扑优化的本质是在规定的涉及区域内寻求最优材料分布的问题并进行求解。当前连续结构拓扑优化方法中，比较常用的有均匀法、变密度法以及渐进结构优化法等。本文将采用变密度法对航空发动机支架结构进行拓扑设计分析，通过引入一种假想的、密度值介于0～1之间的材料，进而将支架的连续结构体离散成为有限元的模型。在设计过程中，设计变量就是每个单元的密度值，进而能够将支架拓扑结构优化的问题转变为单元材料的最优分布问题，从而能够降低设计难度，提高支架的拓扑优化质量。
（2）拓扑优化的设计流程。本文中的支架结构拓扑优化是通过Nastran平台进行的，其能够大大提高拓扑优化工作效率，并且能够获得良好的拓扑优化结构。首先，要充分明确航空发动机支架的设计位置，借助三维UG软件建立发动机与飞机机身相连接的几何模型，由于以后的优化设计是建立在该模型的基础上，因此，要对该模型进行系统全面的检查，确保其与实际情况相符；其次，采用Patran软件对支架的结构模型进行前期的预处理，通过优化面板
对设计区域、目标函数以及约束条件等进行明确的定义，为更进一步的分析提供支持；最后，再对支架结构进行拓扑优化迭代分析，寻结构的最优解，其整个拓扑优化设计流程如下图1所示。发动机支架
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