基于基础结构法的柔顺机构可靠性拓扑优化_占金青

第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案李平1,2，王鹏兴1，梅小华1,2，金福江3，刘建宝1(1.华侨大学信息科学与工程学院，福建厦门，361021；2.福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心，福建厦门，361021；3.华侨大学机电及自动化学院，福建厦门，361021)摘要：设计热定型过程织物单位面积质量的在线控制系统，提出“质量转移”的建模思想，通过等效简化得出热定型织物单位面积质量与过程参数之间的对应关系，建立以单位面积质量在线控制系统定后单位面积质量为被控变量的过程模型，并基于实际生产数据验证模型的有效性。

在此基础上，设计比值−Smith预估控制系统对热定型过程中存在的大滞后非线性进行补偿。

研究结果表明：该方案能明显缩短单位面积质量控制系统的调节时间，提高控制的稳定性和精度。

关键词：热定型过程；单位面积质量在线控制；系统建模；滞后补偿；比值−Smith预估控制中图分类号：TP195.3；TP273+.3文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）06-1542-09Design scheme for modeling and delay compensation for fabricmass per unit area on-line control system in heat setting process LI Ping1,2,WANG Pengxing1,MEI Xiaohua1,2,JIN Fujiang3,LIU Jianbao1(1.College of Information Science and Engineering,Huaqiao University,Xiamen361021,China;2.Fujian Engineering Research Center of Motor Control and System Optimal Schedule,Xiamen361021,China;3.College of Mechanical Engineering and Automation,Huaqiao University,Xiamen361021,China)Abstract:An on-line control system of fabric mass per unit area in heat setting process was designed,and a modeling idea named"mass transfer method"was put forward.With this idea,the relationship between mass per unit area and the parameters of heat setting process was obtained by equivalent simplifying,and the mathmatical model of the on-line control system with the set weight of fabric as its output was set up.The validity of the model was verified by practical production data.On the basis of the above work,a ratio-Smith control system was DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.06.009收稿日期：2019−08−11；修回日期：2019−11−11基金项目(Foundation item)：福建省高校产学合作科技重大项目(2013H6016)；福建省自然科学基金资助项目(2018J01095)；华侨大学中青年教师科技创新资助计划项目(ZQN-PY509)(Project(2013H6016)supported by the Science and Technology Major Program of Industry-Study Cooperation for Colleges in Fujian Province;Project(2018J01095)supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province;Project(ZQN-PY509)supported by the Science and Technology Innovation Program for Young and Middle-aged Teacher in Huaqiao University)通信作者：李平，博士，副教授，从事工业过程控制与优化研究；E-mail:*********************第6期李平，等：热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案designed to compensate the large delay in the heat setting process.The results show that the designed scheme can reduce the settling time evidently,and the stability and accuracy of the control can be improved as well.Key words:heat setting process;on-line control of mass per unit area;system modeling;delay compensation;ratio −Smith predictive control印染行业是我国的重要产业之一，被称为“新朝阳产业”，其中的热定型过程是印染生产中的重要环节，通过对织物施加外力和高温，使编织纤维的形状固定成型[1−2]，从而消除织物形状和尺寸上的不稳定变化，最终使其各项指标达到要求[3−4]。

地铁列车转向架构架载荷谱校准方法研究作者：李梁京王继荣李军徐刚来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2023年第04期摘要：针对地铁列车转向架构架的载荷谱校准问题，本文基于Miner累计损伤法则和使用遗传算法的损伤一致性方法，建立并校准转向架构架的准静态分立载荷谱。

根据焊接接头的S-N曲线和实测应力谱，得到转向架关键部位的实测应力损伤，使用雨流计数法对实测应力进行统计，通过试验获取静态标定载荷-应力传递系数，得到实测载荷谱下转向架构架关键部位的计算损伤。

为了使实测载荷谱造成的损伤与实际应力造成损伤一致，基于载荷谱损伤一致性校准原则，采用校准系数法对实测准静态分立载荷谱进行校准，并使用遗传算法对载荷谱的校准方法进行优化。

优化结果表明，校准优化后的转向架构架载荷谱满足可靠的定量分析要求，具有实际工程应用价值。

关键词：准静态；载荷谱；转向架；构架；遗传算法中图分类号：U270.2文献标识码：A收稿日期：2023-05-22；修回日期：2023-10-07基金项目：山东省重点研发计划资助项目（2021CXGC010204）作者简介：李梁京（1985-），男，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向为轨道车辆装备技术研究。

通信作者：王继荣（1967-），女，博士，教授，主要研究方向为机械设计及理论.Email：********************城市轨道交通客流量大，线路工况复杂，且需要频繁启停，长时间的工作会给车辆的关键承载部位——转向架构架，带来疲劳失效问题，严重影响地铁运输的安全性。

为了准确预测和研究地铁车辆在运营过程中的受载情况，需要建立并校准符合中国地铁实际运营条件的高精度构架载荷谱，制定完整的构架疲劳寿命评估标准[1]。

近年来，许多学者对列车转向架构架的载荷谱和校准方法作出研究[2]。

王斌杰等人[3]通过实验对不同运营条件下的列车所受载荷特性进行统计，为建立实际条件下的载荷谱提供数据支撑；茹常乐[4]在已有实测载荷谱基础上，验证了实测数据的可行性；张子璠[5]提出频域校准方法，对实测载荷谱进行了校准；ZHOU S X等人[6]根据列车实测的应力数据，得到弯曲载荷下的应力谱，并在此基础上分析有槽车轴所受的等效应力；WANG W等人[7]基于试验所得实际载荷，编制载荷谱并借此改善车辆的装载条件；ZHU N 等人[8]建立了转向架构架的动态离散载荷谱，并基于损伤一致性准则，对损伤一致性进行标定。

万方数据　万方数据　万方数据　万方数据　万方数据柔顺机构拓扑优化设计作者：张宪民作者单位：华南理工大学机械工程学院,广州,510640刊名：机械工程学报英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING年，卷(期)：2003,39(11)被引用次数：27次1.Nishiwaki S;Min S;Yoo J Optimal structural design considering flexibility[外文期刊] 2001(34)2.Yin L;AnanthasureshGK A novel formulation for the design of distributed compliant mechanisms 20023.Nishiwaki S;Frecker M I;Min S Topology optimization of compliant mechanisms using homogenization method[外文期刊] 1998(3)4.Diaz A;Sigmund O Checkerboard patterns in layout optimization 1995(01)5.Youn S K;Park S H A study on the shape extraction process in the structural topology optimization using homogenized material 1997(03)6.Bulman S;Sienz J;Hinton E Comparisons between algorithms for structural topology optimization using a series of benchmark studies[外文期刊] 2001(12)7.TAI K;CuiGY;Ray T Design synthesis of path generating compliant mechanisms by evolutionary optimization of topology and shape 20008.Saxena A On mutiple-material optimal compliant topologies: discrete variable parameterization using genetic algorithm 20029.Hetrick J A;Kota S Topological and Geometric Synthesis of compliant mechanisms[外文会议] 200010.Frecker M I;Canfield S Design of efficient compliant mechanisms from ground structure based optimal topologies 200011.Frecker M I;Kikuchi N;Kota S Topology optimization of compliant mechanisms with multiple outputs 199912.Frecker M I;Kota S;Kikuchi N Use of penalty function in topological synthesis and optimization of strain energy density of compliant mechanisms 199713.Frecker M I;Ananthasuresh G K;Nishiwaki S Topological synthesis of compliant mechanisms using multi-criteria optimization[外文期刊] 1997(02)14.Bendsoe M P;Kikuchi Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method 19881.冯忠磊.余跃庆.王雯静模拟柔顺机构中柔顺杆件末端特征的2R伪刚体模型[期刊论文]-机械工程学报 2011(1)2.罗阳军.亢战.吴子燕考虑不确定性的柔性机构拓扑优化设计[期刊论文]-机械工程学报 2011(1)3.夏天翔.姚卫星连续体结构拓扑优化方法评述[期刊论文]-航空工程进展 2011(1)4.王杰.樊军.申丽萍基于ESO方法的梁形状拓扑优化[期刊论文]-机械工程与自动化 2010(2)5.占金青.张宪民基于基础结构法的柔顺机构可靠性拓扑优化[期刊论文]-机械工程学报 2010(13)6.郭为忠.裴灵.高峰平面轨迹输出柔顺机构的形状优化[期刊论文]-机械工程学报 2009(12)7.李兆坤.张宪民.牛小铁.唐正清柔顺机构几何非线性拓扑优化设计[期刊论文]-机械设计与研究 2009(4)8.李兆坤.张宪民多输入多输出柔顺机构几何非线性拓扑优化[期刊论文]-机械工程学报 2009(1)9.欧阳高飞.张宪民基于水平集方法的结构可靠性拓扑优化[期刊论文]-机械工程学报 2008(10)10.李兆坤.张宪民基于可靠性的柔顺微夹持机构几何非线性拓扑优化[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版） 2008(8)11.付永清.张宪民基于小波三次样条插值的柔顺机构拓扑图提取[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版）2007(12)12.张宪民.欧阳高飞水平集方法及其在柔顺机构拓扑优化中的应用[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版） 2007(10)13.ZHANG Xianmin.OUYANG Gaofei.WANG Hua TOPOLOGY OPTIMIZATION OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS COMPLIANT MECHANISMS[期刊论文]-机械工程学报（英文版） 2007(1)14.张宪民.陈永健多输入多输出柔顺机构拓扑优化及输出耦合的抑制[期刊论文]-机械工程学报 2006(3)15.左孔天.赵雨东.钟毅芳.陈立平微型柔性机构的多目标计算机辅助拓扑优化设计[期刊论文]-计算机辅助设计与图形学学报 2006(6)16.李家春.叶帮彦.唐霞基于RAMP密度插值理论的拓扑优化准则法[期刊论文]-贵州工业大学学报（自然科学版）2006(3)17.吴银娥.陈国定.雷艳妮指尖密封型线主动控制优化设计研究[期刊论文]-西北工业大学学报 2006(2)18.付永清.张宪民结构及柔顺机构拓扑优化设计中的拓扑图提取[期刊论文]-力学进展 2006(1)19.李家春.叶邦彦.汤勇.管琪明.刘伟基于密度法的热传导结构拓扑优化准则算法[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版） 2006(2)20.付瑜.李健华柔性机构拓扑优化设计研究[期刊论文]-机械与电子 2005(10)21.张宪民.陈永健考虑输出耦合时柔顺机构拓扑与压电驱动单元的优化设计[期刊论文]-机械工程学报 2005(8)22.高峰机构学研究现状与发展趋势的思考[期刊论文]-机械工程学报 2005(8)23.吴银娥指尖密封型线主动控制优化研究[学位论文]硕士 200524.黄则兵柔性机构及其在仿生跳跃机构中应用的研究[学位论文]硕士 200525.杨贵玉.孙宝元.李震利用滤波法消除拓扑优化中的棋盘格式[期刊论文]-微纳电子技术 2004(8)26.陈永健机电耦合及应力约束的柔顺机构拓扑优化设计[期刊论文]-汕头大学学报（自然科学版） 2004(4)27.刘少芳.张宪民.陈永健基于均匀化方法的柔顺机构的拓扑优化设计[期刊论文]-机械设计与研究 2004(6)本文链接：/Periodical_jxgcxb200311008.aspx。

柔性结构拓扑优化中几种求解方法的比较
褚金奎;郝秀春;王立鼎
【期刊名称】《微纳电子技术》
【年(卷),期】2005(42)10
【摘要】通过对两种柔性结构的拓扑优化,比较了拓扑优化中三种主要求解方法的优缺点。

分别用优化准则法(OC)、序列线性规划法(SLP)和移动渐近线法(MMA)对悬臂结构和力反相机构进行了拓扑设计。

OC法通用性差,但效率高;SLP法通用性好,但收敛速度慢,对初值敏感;MMA法计算效率低,但对初值不敏感,比较稳定。

【总页数】6页(P441-445)
【关键词】拓扑优化;优化准则法;序列线性规划法;移动渐近线法
【作者】褚金奎;郝秀春;王立鼎
【作者单位】大连理工大学机械工程学院微系统中心
【正文语种】中文
【中图分类】TH122
【相关文献】
1.拓扑优化方法及其在微型柔性结构设计中的应用 [J], 孙宝元;杨贵玉;李震
2.原子结构中求解Hartree-Fock方程的几种方法及其比较 [J], 李金英;王治文
3.导重法求解柔性机构多目标拓扑优化问题 [J], 安宗文;秦浩星;孙道明
4.拓扑优化在微型柔性结构设计中的应用 [J], 卫丽君
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基于拓扑优化的薄板加筋方法研究
钟焕杰;金海波
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】针对常规薄板加筋方法中加筋比和厚度比的选取具有一定随意性的问题，通过编程实现最优加筋比和厚度比的选取。

鉴于常规加筋方法中设计变量较单一，通过对基板的拓扑优化，将薄板加筋结构中的筋条布局设计跟拓扑优化方法联系起来，使结构中筋条的布局设计问题转化为基板中材料的分布问题，增加了筋条的设计变量。

相对于常规加筋方法，拓扑优化指导加筋的方法能够达到减重的效果。

【总页数】5页(P41-45)
【作者】钟焕杰;金海波
【作者单位】南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京 210016;南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南
京 210016
【正文语种】中文
【中图分类】V214.3
【相关文献】
1.基于拓扑优化及拉压杆模型的宽箱横梁配筋方法研究 [J], 张飞进;聂立力;匡栋;
曹鸿猷
2.基于抗振动疲劳的薄板加筋设计分析 [J], 刘文光;林炜彦;颜龙;舒斌
3.基于自适应成长法的周期性加筋结构拓扑优化设计方法 [J], 董小虎;丁晓红
4.薄板结构加筋布局优化设计方法研究 [J], 王栋;李正浩
5.基于弹性薄膜理论的台背加筋间距计算方法研究 [J], 王丽静; 罗蓉; 黄婷婷; 冯光乐
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平面连续体结构拓扑优化及结果重构
杜春江;钱林方;李守成
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2007(24)1
【摘要】探讨了基于应力及其灵敏度数的平面连续体结构拓扑优化,在此基础上针对优化过程中由于棋盘格问题和模型离散后优化结果边缘呈现锯齿状,导致加工和制造困难问题,提出了利用成熟的逆向工程方法来重构优化结果的方案,在不增加计算负担的前提下,很好地解决了由于有限元方法离散和数值计算不稳定所带来的制造加工困难问题。

【总页数】4页(P40-43)
【关键词】拓扑优化;渐进结构优化;棋盘格;逆向工程
【作者】杜春江;钱林方;李守成
【作者单位】南京理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH12;O18
【相关文献】
1.随机参数平面连续体结构的频率拓扑优化设计 [J], 宋宗凤;陈建军
2.区间参数平面连续体结构频率非概率可靠性拓扑优化 [J], 崔明涛;陈建军;宋宗风
3.基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化 [J], 叶红玲;尹芳放;王伟伟;隋允康
4.基于概率的平面连续体结构拓扑优化 [J], 陈建军;杜雷;崔明涛;王小兵;梁震涛
5.模糊参数平面连续体结构的拓扑优化设计 [J], 宋宗凤;陈建军;朱增青;张耀强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于柔度法单元的钢框架结构连续倒塌分析陆金钰;舒赣平;包永成【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(045)004【摘要】基于柔度法理论,运用OpenSees软件对钢框架结构的连续倒塌进行了全过程模拟分析,并采用柔度法单元对梁柱构件进行四段式划分,以实现对构件断裂的模拟.采用抽柱法,给出了结构连续倒塌的动力计算流程.以2个6层平面钢框架为数值算例,分析了结构失效点位移时程、构件塑性铰与断裂顺序,发现失效柱两侧的梁端部首先出现塑性铰,梁端断裂是框架发生整体倒塌的主要原因.最后通过与ABAQUS壳元分析结果及钢框架倒塌试验结果对比,验证了该方法的可行性与正确性,可在实际工程中应用.【总页数】6页(P763-768)【作者】陆金钰;舒赣平;包永成【作者单位】东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096;东南大学国家预应力工程技术研究中心,南京210096;东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096;东南大学国家预应力工程技术研究中心,南京210096;东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TU391;TU312.3【相关文献】1.基于非线性动力分析的多层钢框架结构抗连续倒塌能力研究 [J], 韩进2.基于填充墙等效斜压杆模型的钢框架结构连续倒塌分析 [J], 董硕;王来;史奉伟3.基于不确定性的钢框架结构抗连续倒塌评估 [J], 张号浩;舒赣平;潘睿4.基于共旋坐标和力插值纤维单元的RC框架结构连续倒塌构造方法 [J], 杜轲;滕楠;孙景江;燕登;骆欢5.地震作用下钢框架结构竖向连续倒塌可靠度分析 [J], 钟炜辉;邱帅子;杨佳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计
占金青;王啸;蒲圣鑫;刘敏
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】为了满足多相材料结构动态性能要求,提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。

采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵,以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标,以结构质量和成本为约束条件,构建多相材料结构动态拓扑优化模型,利用等效静态载荷法将多相材料结构动态拓扑优化问题转化为多工况下的多相材料结构静态拓扑优化问题,以降低灵敏度分析的复杂程度;采用移动渐近线算法求解多相材料结构动态拓扑优化问题。

数值算例结果表明所提方法是有效性的,与传统的拓扑优化方法相比,基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化求解时间节省了75%,大大提高了计算效率;与单相材料拓扑优化结果相比,多相材料结构动态拓扑优化设计获得的结构具有更好的动态性能。

【总页数】9页(P77-85)
【作者】占金青;王啸;蒲圣鑫;刘敏
【作者单位】华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室;中国科学院合肥物质科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TB122
【相关文献】
1.基于等效静态载荷法的平面四杆机构的结构动态优化设计
2.基于等效静态载荷法的区间参数结构可靠性拓扑优化
3.基于等效静态载荷法的非线性动态拓扑优化
4.基于等效静态载荷法的高速轻载机器人的结构动态优化设计
5.基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化
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流-热-力耦合的高性能结构拓扑优化设计方法
李荣启;闫涛;何智成;米栋;姜潮;郑静
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2024(35)3
【摘要】拓扑优化和增材制造技术的快速发展为高性能复杂装备提供了高效的产品设计和制造方法。

目前高性能结构拓扑优化只考虑热-力耦合或者流-热耦合的设计,且大多局限于简单结构,未考虑流-热-力三场共同作用下的设计,限制了结构性能的提升。

针对流-热-力多物理场工况下的高性能复杂结构设计这一挑战,提出了一种流-热-力耦合拓扑优化方法,以提高复杂结构的承温能力。

首先引入流场、温度场和结构位移场的控制方程,对计算域的流固材料进行统一表征;然后以最小化平均温度为目标,以流动能量耗散和结构柔度为约束,建立了流-热-力耦合的拓扑优化模型,并结合变分法和拉格朗日函数开展了设计变量的灵敏度分析;最后将所建立的拓扑优化模型应用于涡轮的结构设计,得到了散热性能良好、流道分布合理的可增材制造结构。

【总页数】11页(P487-497)
【作者】李荣启;闫涛;何智成;米栋;姜潮;郑静
【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室;中国航发湖南动力机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH122;TP391.7
【相关文献】
1.基于Ordered-RAMP模型的热固耦合结构多材料拓扑优化方法
2.基于不规则元胞的主轴温度-结构场耦合热拓扑优化设计方法
3.热固耦合结构的拓扑优化设计研究
4.艾滋病患者感染病原菌分布特征及耐药情况
5.流热固耦合下螺杆压缩机转子拓扑优化
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柔顺机构学书籍
柔顺机构学是一门研究柔顺机构的科学，它涉及到机构学、力学、材料科学等多个领域。

柔顺机构是指通过弹性变形来实现运动或传递力的机构，与传统的刚性机构相比，柔顺机构具有更高的灵活性、更小的尺寸和更低的成本等优点，因此在航空航天、生物医学、微纳制造等领域得到了广泛的应用。

在柔顺机构学的研究中，人们主要关注柔顺机构的设计、分析、优化和控制等方面。

柔顺机构的设计需要考虑机构的运动学、动力学和静力学特性，以及材料的弹性性能和加工工艺等因素。

柔顺机构的分析通常采用有限元方法、能量方法、虚功原理等方法，通过对机构的力学特性进行建模和分析，可以预测机构的运动规律、变形情况和承载能力等信息。

柔顺机构的优化则是在满足一定约束条件下，通过调整机构的尺寸、形状和材料等参数，使机构的性能达到最优。

柔顺机构的控制则涉及到机构的运动控制、力控制、振动控制等方面，可以通过传感器、执行器和控制器等实现对机构的精确控制。

在柔顺机构学的研究中，已经涌现出了许多经典的书籍和文献。

其中，美国学者豪厄尔（Howell.L.L.）所著的《柔顺机构学》是一本非常重要的经典著作。

该书系统地介绍了柔顺机构的基本原理、设计方法和应用实例，涵盖了柔顺机构的各个方面，为读者提供了全面的知识和理论支持。

此外，还有许多其他优秀的书籍和文献，如《柔顺机构设计原理与应用》、《微纳尺度柔顺机构及其应用》等，都为柔顺机构学的研究和发展做出了重要的贡献。

总之，柔顺机构学是一门充满挑战和机遇的学科，随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，它将会得到更加广泛和深入的研究。

柔顺机构课程论文姓名:廖慧阳学号:201120100490柔顺机构是一种利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递及转换的新型机构。

它不像传统刚性机构那样靠运动副来实现全部运动和功能，而主要靠机构中的柔性构件的变形来实现机构的主要运动和功能，它同样也能实现运动、力和能量的传递和转换。

柔顺机构比只考虑机构中由于杆件变形带来影响的柔性机构又大大前进了一步，它不是停留在如何避免杆件变形产生的负面影响上，而是积极地利用杆件变形来改善和提高机构的性能。

由于其具有减少构件数量和装配时间、简化加工工序、无摩擦磨损和传动间隙、能降低振动和噪声等优点，引起了广泛关注，成为机构学研究领域的新热点。

从20世纪80年代后期开始，柔顺机构已经在一些日常和有要求特殊的行业上开始应用，如:日常用品、自行车、汽车和精密测量仪器等，尤其是在轻型、微型化领域有着广泛的应用前景，比如:在微机械及微机电系统(Microelectro-mechanical systems，MEMS)中，柔顺机构有着巨大的优势和潜力，它可以在较大程度上提高MEMS中微机械部分的尺寸微小化程度和机构的工作性能，从而大大促进MEMS领域的发展。

国内外许多学者对柔顺机构进行了多年的研究，并取得了一定的成果。

一般而言，柔顺机构的研究会涉及以下几个基本内容。

一、柔顺机构力学分析1. 1 机构的静力学及运动学分析目前对柔顺机构静力学及运动学方面的研究主要包括: 计算机构的自由度,分析杆的运动轨迹和机构的驱动力矩等方面。

由于柔顺机构中引入了柔性构件,柔顺机构中的构件和运动副无法严格区分,这与求刚性机构的自由度存在很大的差别。

国外学者Midha最先对柔顺机构的自由度进行了研究,创造性的提出了按构件横截面的不同对构件进行分段。

在此基础上,Ananthasuresh等进行了更深入的研究,提出了一种计算柔顺机构自由度的方法。

国内许多学者也对柔顺机构的自由度问题进行了研究,谢先海等针对柔顺机构构件的特点,在分析段的自由度及段与段之间联接类型的基础上,提出了一种非常简易的计算柔顺机构自由度的方法。

专利名称：一种基于K-S函数的柔顺机构全局应力约束拓扑优化方法
专利类型：发明专利
发明人：占金青,涂茜,龙良明,刘敏,彭怡平,王云涛,秦洋洋
申请号：CN201811340465.6
申请日：20181112
公开号：CN109508495A
公开日：
20190322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于K‑S函数的柔顺机构全局应力约束拓扑优化方法，所述方法包括：（1）定义设计域，初始化设计变量；（2）对结构单元的刚度进行惩罚，进行有限元求解，获得结构的位移及应力；（3）采用K‑S函数将所有单元的局部应力约束凝聚化一个全局的最大应力约束；（4）求解互应变能目标函数的灵敏度、体积及最大应力约束的灵敏度；（5）将灵敏度过滤技术修改灵敏度；（6）将移动渐近线算法求解优化问题，反复迭代至到满足收敛准则，获得最优拓扑构型。

本发明利用K‑S 函数将所有单元的应力引起的巨大约束数目凝聚成一个全局约束，大大提高了计算效率。

本发明拓扑优化方法使柔顺机构构型避免类铰链结构，满足强度要求，且缓解应力集中现象。

申请人：华东交通大学
地址：330031 江西省南昌市昌北经济技术开发区双港东大街808号
国籍：CN
代理机构：南昌市平凡知识产权代理事务所
代理人：姚伯川
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基于Hyper Works的汽车前副车架拓扑优化设计
郑松林;王鑫;冯金芝;王晨均;王成龙
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2015(032)006
【摘要】依据拓扑优化理论,文章总结了拓扑优化的一般流程.以某前副车架为研究对象,依照该流程,建立副车架设计空间,根据副车架安装点刚度及模态性能要求,以副车架轻量化为目标函数,刚度和固有频率为约束条件,对该副车架进行拓扑优化设计,得到了满足刚度和模态性能的副车架材料分布,为副车架的设计提供了参考,大大提升了设计效率.
【总页数】3页(P171-173)
【作者】郑松林;王鑫;冯金芝;王晨均;王成龙
【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;机械工业汽车底盘机械零部件强度与可靠性评价重点实验室,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;机械工业汽车底盘机械零部件强度与可靠性评价重点实验室,上海200093;上海汇众汽车制造有限公司,上海200122;上海汇众汽车制造有限公司,上海200122
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
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