宽弦空心风扇叶片作为航空发动机的首级叶片,为发动机提供大部分的推力,具有效率高、重量轻、抗外物损伤能力强等优点,广泛应用于高性能涡扇发动机中。宽弦风扇叶片结构复杂,对其结构进行优化设计的探索研究具有重要意义和价值。本文主要针对超塑成形/扩散连接(SPF/DB)组合成形工艺下的二/三层结构宽弦空心风扇叶片进行结构设计研究,探索二/三层结构空心叶片的结构优化设计方法,并以此为基础,开发风扇叶片的结构设计及优化设计平台。具体内容如下:首先,运用UG二次开发技术C/C++程序设计语言,在UG环境中,分别对SPF/DB工艺下的二/三层结构空心风扇叶片进行了参数化建模,使其能够在输入尺寸参数后快速生成叶片模型,并基于UI Styler及MenuScript模块开发交互式界面设计平台,以方便设计人员对其进行结构设计,提高设计效率,并为有限元分析和结构优化设计奠定基础。其次,运用上述相关技术,开发了二/三层结构空心风扇叶片强度分析平台,使之能够自动完成有限元网格划分、边界条件及载荷施加、求解计算,且为了验算优化后的结构振动特性并在此增加了振动特性分析功能。运用该平台提供求解方案,分别对相同边界条件及载荷下的不同结构风扇叶片进行了强度及振动特性分析,为进一步的设计研究提供依据。最后,研究了风扇叶片结构优化设计的实现方法,结合叶片结构特点,选用遗传算法,建立了基于UG软件的优化设计方法,开发了二/三层结构空心风扇叶片内腔优化平台。通过相关算列,验证了叶片结构优化设计方法的可行性,并得到相关约束条件下叶片结构的最优设计方案。综上所述,本文通过对二/三层结构空心风扇叶片的参数化建模、有限元分析、结构优化设计及相应的交互式平台开发,实现了空心风扇叶片优化设计,为进一步深入研究空心风扇叶片结构优化设计奠定重要基础。同时,该设计思想和研究方法对其他机械产品的结构设计具有参考价值。