本文關(guān)鍵詞：基于拓撲優(yōu)化的柔順機構(gòu)應(yīng)力強度設(shè)計方法研究　出處：《東華大學(xué)》2011年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：柔順機構(gòu)是一種利用構(gòu)件自身的彈性變形來完成力、運動和能量的傳遞與轉(zhuǎn)換的新型機構(gòu)。與傳統(tǒng)的剛性機構(gòu)相比,柔順機構(gòu)具有減少構(gòu)件數(shù)量和裝配時間、簡化加工工序、無摩擦磨損和運動副間隙,以及能降低振動和噪音等優(yōu)點,成為機構(gòu)學(xué)界研究領(lǐng)域的新熱點�，F(xiàn)階段對柔順機構(gòu)的設(shè)計方法分為兩種,一種是基于偽剛體模型的設(shè)計法；另一種是基于結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化理論的設(shè)計方法。利用拓撲優(yōu)化理論對柔順機構(gòu)進行設(shè)計時,只需給定設(shè)計域和指定輸入輸出位置,無需從一個已知的剛性機構(gòu)出發(fā),且所得的機構(gòu)具有優(yōu)化的力——位移輸入輸出關(guān)系,因而引起了人們的重視。 柔順機構(gòu)的拓撲優(yōu)化技術(shù)出現(xiàn)晚、發(fā)展快,仍存在許多難點和亟待研究的問題,應(yīng)力強度設(shè)計就是其中之一。柔順機構(gòu)在工作中必然要承受到外界載荷的作用,結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力,如果局部應(yīng)力過大,機構(gòu)就會失效,隨著柔順機構(gòu)在航空航天、MEMS和精密機械等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,柔順機構(gòu)強度設(shè)計方法的研究就顯得十分迫切。本文在學(xué)習(xí)和研究國內(nèi)外大量文獻的基礎(chǔ)上,基于拓撲優(yōu)化理論和有限元的相關(guān)知識,對柔順機構(gòu)的應(yīng)力強度設(shè)計方法展開研究,主要研究內(nèi)容如下： (1)考察彈性模量、設(shè)計域的厚度、外載荷和體積比的變化對優(yōu)化結(jié)構(gòu)中最大等效應(yīng)力的影響。 (2)根據(jù)體積比與結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的關(guān)系,提出了一種通過尋找合適的體積比來滿足應(yīng)力強度條件的方法——體積比控制法,數(shù)值算例證明了該方法的正確性和有效性。 (3)基于滿應(yīng)力設(shè)計的思想并選取單元厚度為設(shè)計變量,提出了一種在柔順機構(gòu)的拓撲優(yōu)化過程中通過控制單元厚度來滿足應(yīng)力強度條件的方法——單元厚度控制法,并根據(jù)工程實用性對算法進行改進,數(shù)值算例證明了該方法的有效性和正確性。
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【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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本文編號：1350434