基于最大应力约束的柔顺机构拓扑优化设计

摘要：

采用拓扑优化方法获得柔顺机构构型容易出现类铰链结构,导致应力集中、疲劳可靠性差.为了抑制类铰链结构,提出了一种基于最大应力约束的柔顺机构拓扑优化设计方法.采用改进的固体各向同性材料惩罚模型(Solid isotropic material with penalization,SIMP),以柔顺机构的互应变能最大化作为目标函数,采用P范数方法对所有单元的局部应力凝聚化成一个全局化应力约束,利用自适应约束缩放法使得P范数应力更加接近最大应力,以机构的最大应力和体积作为约束,建立柔顺机构最大应力约束拓扑优化模型,采用全局收敛移动渐近线算法求解柔顺机构最大应力约束拓扑优化问题.结果表明,采用P范数方法进行柔顺机构最大应力约束拓扑优化设计,能够有效抑制类铰链结构.随着应力约束极限值减少,获得机构构型由集中式柔顺机构逐渐转变为分布式柔顺机构,应力分布更加均匀,但机构的互应变能逐渐减小.

关键词：柔顺机构、最大应力约束、拓扑优化、P范数方法

所属期刊栏目：54

分类号：TH122;TB114

资助基金：国家自然科学基金51665011;江西省自然科学基金20161BAB206152;广东省精密装备与制造技术重点实验室开放基金PEM201601

在线出版日期：2019-02-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：32-38