项目名称: 接触式柔顺机构非线性拓扑优化设计研究

项目编号: No.51305136

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: 占金青

作者单位: 华东交通大学

项目金额: 10万元

中文摘要: 接触式柔顺机构具有类似刚体机构复杂非光滑的输出轨迹特点,在精密定位及精密操作等领域具有广泛的应用前景。高度非线性的大变形接触式柔顺机构拓扑优化设计是目前亟待解决的关键问题之一。本项目采用等效载荷方法,将大变形接触结构复杂的高度非线性响应等效为多载荷作用的线性结构响应,使大变形接触结构响应的灵敏度容易求解,探索基于基础结构法的接触式柔顺机构非线性拓扑优化设计方法;为了获得具有更优整体性能的机构,建立基于多相材料的接触式柔顺机构非线性拓扑优化模型,探索多相材料因素与柔顺机构性能之间内在的关系,揭示多相材料的选取对机构性能的影响规律;采用拓扑、形状及尺寸集成综合优化方法进行大变形接触式柔顺机构优化设计研究;进行接触式柔顺机构性能测试,验证设计方法和理论的有效性。项目成果对柔顺机构实现复杂非光滑轨迹的精密操作具有重要的理论意义和应用价值。

中文关键词: 柔顺机构;拓扑优化;接触边界;非线性;多相材料

英文摘要: Contact-aided compliant mechanisms can exhibit complicated non-smooth oupt paths characteristics similar to rigid-body mechanisms with a promising prospect in the field of precision positioning and precision manipulation. One of the key issues to be solved is topology optimization of large displacement contact-aided compliant mechanism which is a highly nonlinear optimization problem. In the project, the equivalent loads method will be employed to make the highly nonlinear response of large dsiplacement contact structure be equivalent to the linear structural response with multiple loads. Thus, the sensitivity of the large displacement contact structural response will be solved conveniently. We will explore the methodology of topology optimization of contact-aided compliant mechanisms with geometrical nonlinearites using the ground structure approach. In order to obtain better mechanical performance, topology optimization of large displacement contact-aided compliant mechanisms using multiple material will be presented. We will explore the internal relationship between the multiphase material factors and the mechanical performance.The influence law of the selection of multiple materials on the mechanical performance will be researched. The integrated topology, shape and size optimization method will be adopted

英文关键词: Compliant mechanisms;Topology optimization;Contact boundary;Nonlinear;Multiple materials

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