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结构优化的目的是让结构利用材料更经济、受力分布更合理。而拓扑优化是结构优化研究中最顶尖的方面,结构拓扑的改进可以大大改善结构的性能或减轻结构重量,带来直接的经济效益,近年来成为国内外研究热点。目前拓扑优化因其算法的特殊性和复杂性,其描述、模型和理论还处于探索阶段,而使用在柔顺机构的设计研究上更少。柔性机构是一种依靠构件自身弹性变形来输出全部或部分运动、力和能量的装置。目前主要使用伪刚体模型分析和设计柔顺机构。
本文使用拓扑优化方法来设计柔顺机构,并采用一种自己摸索出的新的算法。这种新算法使用差分法求敏度,非线性有限元数值方法和MATLAB后台调用ANSYS。在柔顺机构中存在大变形,所以这种新算法要使用非线性有限元数值方法。本文用这种拓扑优化的新算法设计了柔顺钳和柔顺恒力机构。研究表明,应用这种新算法对柔顺机构进行拓扑优化设计能够得到合理拓扑图。