一种柔顺机构0-1拓扑图提取方法技术

本发明专利技术公开了一种柔顺机构0-1拓扑图提取方法，通过这种不断缩小拓扑优化模型可利用材料域的方式逐渐逼近最佳解，最终提取出理想的柔顺机构0-1拓扑图。本发明专利技术可有效克服基于SIMP方法松弛设计变量时所产生的中间单元问题，提取出理想的柔顺机构0-1拓扑图；它完全不同于传统渐进拓扑优化方法，具有连续设计变量，灵敏度连续性好，而且概念简单，方法易于执行，不易导致棋盘格现象；克服了传统方法的参数敏感性和网格依赖性的缺陷，具有较好的收敛稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔顺机构拓扑优化设计中的拓扑图提取
，特别涉及。
技术介绍
随着微机电系统、微加工和微操作以及新材料等领域的迅速发展，柔顺机构的设计已经成为目前国内外机构学领域的研究热点。采用拓扑优化方法研究柔顺机构的设计只需给定设计域和指定输入输出位置，无须从一个已知的刚性机构出发，且所得的机构具有分布式柔性的优越性能，因而引起了极大的重视。这种方法通常是以有限元分析为基础，在拓扑优化的初始阶段，首先将设计域离散成一定数量的有限元网格，再利用优化方法确定单元材料的保留与删除，以满足预定的目标和约束条件。在优化结果中，单元密度的理想取值为0或1，当单元密度取值为0时，表示该单元被删除，单元密度取值为I时，该单元被保留，于是，由高密度单元连接构成机构的拓扑图。但是，这类整数规划问题往往很难求解。因此，人们常采用松弛法，如均匀化方法和相对密度法，用连续变量的优化模型逼近原离散变量的优化模型，于是，拓扑设计变量可以在区间内连续取值，使优化结果中出现中间密度单元。这一现象与工程实际不符。因此，在柔顺机构拓扑优化设计中，必须发展一种有效的方法，以克服中间单元问题，提取出清晰的柔顺机构0-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔顺机构0?1拓扑图提取方法，其特征在于包括如下步骤：1）：建立柔顺机构第一层拓扑优化模型；?2）：对柔顺机构拓扑优化模型进行优化，步骤如下:2?1）：对柔顺机构拓扑优化模型进行有限元分析，并得出体积约束和优化目标的灵敏度；2?2）：对优化目标的灵敏度进行过滤，以消除拓扑图中的棋盘格；2?3）：基于最佳准则更新设计变量；2?4）：重复步骤2?1）至?2?3），直到优化迭代收敛；3）：?判断柔顺机构拓扑优化最大迭代数或前后两次迭代的单元密度变化最大值小于一个阈值的条件是否满足，若满足则终止循环并输出结果，否则继续执行以下步骤；4）：建立下一层柔顺机构拓扑优化模型,?5）：重复步骤2?1）至4...

【技术特征摘要】
1.一种柔顺机构0-1拓扑图提取方法，其特征在于包括如下步骤 1):建立柔顺机构第一层拓扑优化模型； 2):对柔顺机构拓扑优化模型进行优化，步骤如下 2-1):对柔顺机构拓扑优化模型进行有限元分析，并得出体积约束和优化目标的灵敏度； 2-2):对优化目标的灵敏度进行过滤，以消除拓扑图中的棋盘格； 2-3):基于最佳准则更新设计变量； 2-4):重复步骤2-1)至2-3)，直到优化迭代收敛； 3)判断柔顺机构拓扑优化最大迭代数或前后两次迭代的单元密度变化最大值小于一个阈值的条件是否满足，若满足则终止循环并输出结果，否则继续执行以下步骤； 4):建立下一层柔顺机构拓扑优化模型， 5):重复步骤2-1)至4-3)，如此不断缩小拓扑优化模型的可利用材料域，直至提取出满足目标体积F·的柔顺机构0-1拓扑图。2.根据权利要求1所述的柔顺机构0-1拓扑图提取方法，其特征在于步骤I)中， 以D1为设计域，其为柔顺机构初始拓扑优...

【专利技术属性】
技术研发人员：付永清，张宪民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：