1.背景
通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。随着科技进步和工业逐渐规模化，通风机设备在工业生产、工矿及水利水电等领域使用越来越广泛。
通风机支架是通风机结构中重要组成部分，支架结构上端承载电机和传动轴，下端通过特制的底座固定在地面上。但在一些特殊场景中考虑到动力性能、安全隐患、方便安装、拆卸和施工，因此需要研究一种新的支架结构，使通风机在运行过程中更安全、方便、快捷等。
结构优化工具的意义有两个方面，第一在于轻量化，第二在于性能优化。对于轻量化而言，结构轻量化、材料轻量化、制造工艺轻量化是目前的主要手段和趋势。性能优化领域主要集中在强度、刚度优化，模态频率优化，随着产品质量的进一步要求，结合动力学响应的结构优化也越来越重要。
图1 某型号鼓风机
2.SiPESC优化功能
SiPESC拥有强大的结构优化能力，为产品的概念设计和详细设计提供了丰富解决方案，允许在有限元计算分析时使用不同的结构响应，用来定义优化的目标和约束条件。在产品研发的初始阶段，用户定义产品的设计空间、设计目标、设计约束等，SiPESC将根据这些信息求解出结构传力路径和最有效的材料分布，从而为工程师提供一个不仅符合设计目标，而且达到各项性能最优的设计思路。设计者可以综合考虑不同目标函数下的最优拓扑结构，设计合乎要求的产品结构。
3.通风机支架拓扑优化
本期主要描述通风机支架的拓扑优化，通过SiPESC平台的拓扑优化功能找到支架内部合适的材料分布。支架的优化模型包含外表面10mm厚板的非设计域和内部实体填充的设计域，通过施加合理的边界加载、目标约束对支架进行优化。
图2 原始模型（左） 优化模型（右）
为了提高计算效率，支架结构建模时把电机、传动机构等结构作为配重（质量点）施加在模型上。
图3优化载荷模型
3.1支架拓扑优化-静力工况
对支架底部垫板螺栓孔位置进行约束，创建静力工况，优化约束为体分比，目标为最小柔顺性，优化结果如下图：
图4 SiPESC静力拓扑优化结果
3.2支架拓扑优化-模态工况
对支架底部垫板螺栓孔位置进行约束，创建模态工况，优化约束为体积百分比，目标为一阶模态最大化，采用RAMP拓扑插值算法，优化结果如下图：
图5 SiPESC模态拓扑优化结果
4.结论
SiPESC平台拓扑优化功能支持静力学和动力学，通过拓扑优化确定通风机支架的承载形式，为下一步的结构详细设计提供了技术支撑。
SiPESC平台拓扑优化支持多种插值算法，其特有的RAMP和多项式插值可有效避免模态拓扑优化的局部模态问题。