考虑屈曲约束的无铰链多输入多输出柔性机构拓扑优化设计方法
甘为1
荣见华1
赵磊2
何一凡1
李政威1
周泉3
1.长沙理工大学 汽车与机械工程学院,长沙4100762.长沙理工大学 土木工程学院,长沙4100763.中国建筑工程集团第五工程局,长沙410004
摘要：针对柔性机构的稳定性要求,基于Heaviside三场映射方案和柔顺度变化率约束措施,研究了屈曲约束下无铰链多输入多输出柔性机构柔度最小化的拓扑优化问题.首先,为解决低密度单元引起的伪屈曲模态和计算效率等问题,构建了单元刚度矩阵和应力矩阵的光滑惩罚函数,提出了解决低阶伪屈曲模态问题的综合措施.其次,结合Pian混合应力单元公式、凝聚函数法、Heaviside三场映射方案和柔顺度变化率约束措施,构建了考虑屈曲的无铰链多输入多输出柔性机构拓扑优化模型.而后,推导了目标函数和屈曲约束的灵敏度,并利用MMA(Method of Moving Asymptotes)算法进行优化求解.最后,给出的数值算例,说明了此方法的可行性和有效性.
关键词：柔性机构柔顺度变化率约束屈曲约束拓扑优化材料惩罚模型
分类号：TH122(机械设计、计算与制图)
资助基金：国家自然科学基金(11772070)国家自然科学基金(11372055)中国建筑第五工程局有限公司科研项目(2019RG088)
论文发表日期：2022-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1371-1379 )
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