农业机械学报

作者：占金青，彭怡平，罗震，刘敏

单位：华东交通大学,华东交通大学,悉尼科技大学,华东交通大学,

关键词：柔顺机构; 大变形; 全局应力约束; 拓扑优化; 势能插值法

基金：国家自然科学基金项目(51665011、52065019)和江西省自然科学基金项目(20202BAB204015、20202ACBL214013、20192BAB21602)

为了避免大变形引起静强度失效，提出一种考虑全局应力约束的大变形柔顺机构拓扑优化设计方法。采用Total-Lagrangian描述方法和增量式Newton-Raphson法求解机构的大变形响应问题；采用基于假设密度场的单元势能插值法，从而避免几何非线性拓扑优化出现的数值不收敛问题；以输出位移最大化作为优化目标，采用改进的P范数将机构所有单元局部应力约束转换为一个全局应力约束，构建考虑全局应力约束的柔顺机构几何非线性拓扑优化模型，采用移动渐近线算法求解优化问题。数值算例结果表明，采用本文方法获得的大变形柔顺机构能够有效满足应力约束。随着允许应力约束值的减小，机构构型中的铰链区域逐渐扩大，使机构的柔度分布更加均匀，但是输出位移逐渐减小。

来源：2021年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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