基于整体应变的柔顺机构多目标拓扑优化设计

针对传统方法在拓扑优化中会出现局部应变集中的缺陷,提出了一种基于整体有效应变的柔顺机构多目标拓扑优化方法.该方法不再以应变能最小作为目标函数,而是以整体有效应变最小来表征机构的刚度最大,从而将应变均匀地分布在整个系统中.考虑到柔顺机构对刚度和柔度的要求,以整体有效应变最小化和互应变能最大化为目标建立了多目标拓扑优化模型,在变密度法的基础上,利用妥协规划法研究了柔顺机构的多目标优化问题.其中,目标函数的灵敏度分析采用伴随矩阵求解方法,并采用移动渐进算法求解拓扑优化问题.最后,通过柔顺夹钳设计的数值算例来说明该方法的有效性和先进性.结果表明,该方法能够减少基于传统优化方法的结构中的局部大应变,从而有效提升柔顺机构的可靠性.