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文章编号!##$%’()’##*%#+,%# 基于均匀化方法的柔顺机构的设计 谢先海 廖道训 摘要 应用均匀化方法 探讨以机械效率为优化目标的柔顺机构的设计 ! - 方法 推导了基于弹簧模型的柔顺机构机械效率的计算表达式 引进等效弹 . . 性模量与微结构尺寸关系的函数来描述优化过程中的容许应力随着微结构 尺寸的变化情况 初步解决了拓扑优化中不能处理应力约束的缺点 采用准 - . 则优化方法建立了柔顺机构的拓扑设计的数学模型. 关键词 柔顺机构 均匀化方法 结构拓扑优化 机械效率 ! / / / 谢先海 博士研究生 中图分类号! ’ 文献标识码! 01 2 柔顺机构是一种少或无刚性运动副 可减少 优化过程收敛快. - 或不需装配的机构新品种 由其弹性构件的预期 利用摄动法可以推导出材料特征值 OP 等效 - N 6 弹性变形来实现运动和力的传递 成为仿生学 超 弹性模量的计算式和整个设计区域的控制方 - 6 精密定位机构6 等领域中的关键部件:; 程:4 ; 7879 . . 柔顺机构的设计有两种主要方法 一种是以 材料特征值的计算式为 - 伪刚度模型为基础 将柔顺机构近似转化为刚体 OP - )S N % S *X HY NZ [ -XZ [ _ TUOP V-W TUOP T-U R R Q 机构 然后借用刚体机构的分析和型综合方法来 R ^ )* - ’ ‘ [ K \XZ ] )a*bX)c-Y*K X)c-Yd R*e 展开 通过反复迭代得到所需的柔顺机构 一种是 R - . 式中-S 为弹性模量张量 为微结构区域 下标取 TUOP /R - -’/ 以结构拓扑优化方法为基础 对完全柔顺机构的 . c K c-c K Y/X K fXgfc. ’ T