考虑疲劳性能的柔顺机构拓扑优化设计

作     者：占金青 刘天舒 刘敏 朱本亮 ZHAN Jinqing;LIU Tianshu;LIU Min;ZHU Benliang

作者机构：华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室广州510641 

基　　金：国家自然科学基金(51665011,51305136) 江西省自然科学基金(20202BAB204015,20202ACBL214013,20192BAB21602) 广东省精密装备与制造技术重点实验室开放基金(PEM201601)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第57卷第3期

页      码：59-68页

摘      要：柔顺机构需要承受多次往复运动,交变应力导致机构容易发生疲劳损伤及失效。为了满足疲劳性能要求,提出一种考虑疲劳性能的柔顺机构拓扑优化设计方法。考虑恒定振幅的比例载荷作用,采用修正的Goodman疲劳准则评定柔顺机构的疲劳强度,以柔顺机构的输出位移最大化为目标函数,以疲劳性能和结构体积作为约束,采用改进的P范数方法进行疲劳约束凝聚,建立基于疲劳性能约束的柔顺机构拓扑优化模型,利用映射过滤方法避免数值不稳定性现象,采用移动渐近优化算法求解柔顺机构疲劳约束拓扑优化的多约束优化问题。数值算例结果表明基于疲劳约束拓扑优化获得的柔顺机构能够满足疲劳要求,机构的von Mises等效应力分布更加均匀;并且分析不同的作用载荷条件对柔顺机构构型及其性能的影响规律。

主 题 词：柔顺机构 拓扑优化 疲劳约束 修正的Goodman准则 

学科分类：07[理学] 08[工学] 080203[080203] 070104[070104] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2021.03.059

馆 藏 号：203102366...