基于特征系统刚度模型的柔性铰的几何非线性拓扑优化设计研究

项目名称： 基于特征系统刚度模型的柔性铰的几何非线性拓扑优化设计研究

项目编号： No.51405280

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 李丽

作者单位： 上海大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 项目针对柔性铰的拓扑优化设计问题，通过综合机构设计的运动学特性和结构设计的弹性力学特性，建立基于结构特征系统（特征值和特征向量）刚度模型的优化数学描述形式。利用水平集方法进行柔性铰的结构拓扑优化设计研究，并采用基于扩展有限元技术的非线性有限元计算方法实现柔性铰结构力学的几何非线性求解。研究有限元求解效率和精度、拓扑优化算法稳定性及解决其中的奇异问题，并开发简易的交互式柔性铰拓扑优化设计平台。同时，对拓扑优化模型进行几何重构与数据导出，利用激光快速成型技术进行实物原型的加工制作，开展相关的实物原型系统的试验分析研究，将理论与试验相结合进一步完善基于结构拓扑优化方法的柔性铰的设计研究。项目将丰富和发展柔性铰的拓扑优化设计方法的研究与应用，为一般化分布式柔性机构的设计提供指导或参考，也为柔性铰拓扑优化设计的工程应用提供有效的概念设计模型，从而促进柔性铰拓扑优化设计方法的工程化应用。

中文关键词： 柔性铰；结构拓扑优化；特征系统刚度模型；参数化水平集方法；有限元法

英文摘要： For compliant joints design with topology optimization，the eigensystem (eigenvalue and eigenvector) stiffness model is presented by means of synthesis of the kinematic functional properties with the elastic compliance characteristics. The level set method

英文关键词： compliant joint；structural topology optimization；eigensystem stiffness model；parameterization level set method；finite element method