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悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计
  • ISSN号:1001-3997
  • 期刊名称:《机械设计与制造》
  • 时间:0
  • 分类:TH16[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033, [2]中国科学院大学研究生院,北京100039
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(51275504)
中文摘要:

对二维悬臂梁结构进行初始数值分析,确定贴片布置方式.根据力传感器的设计要求,如贴片区域的应力集中、刚度和重量等,基于常用的SIMP拓扑优化方法,建立拓扑优化模型.结合敏度过滤、密度过滤方法和优化模型参数的连续化方法,使优化的结构收敛到一个细结构较少的拓扑构形.采用MMA优化算法对优化模型进行求解,实现对悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计.最终优化结果显示,经拓扑优化得到一个应变在贴片区域集中的优化结构,并达到四个贴片区域的应变量一致.

英文摘要:

The layout and positions of strain gauge array is predetermined based on the design domain of a two-dimensional cantilever beam. An optimization method is established using the SIMP topology optimization method and based on the design necessary of force sensor, such as the concentration of strain in the patch area, the stiffness and the weight of the cantilever beam, etc. Combined with the sensitivity filtering, design variable filtering and the method of continuous optimal parameters, topology optimization is implemented in order to avoid the tiny structure of the optimized stress sensor. Numerical example demonstrates that the structure obtained has a strain concentration in each patch area and coincident strain capacity in four patch areas.

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期刊信息
  • 《机械设计与制造》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国教育部
  • 主办单位:辽宁省机械研究院 东北大学
  • 主编:张义民
  • 地址:沈阳市皇姑区北陵大街56号
  • 邮编:110032
  • 邮箱:mdm1963@163.com
  • 电话:024-86899120 86894543
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3997
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1140/TH
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技核心期刊,辽宁省优秀科技期刊一等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:30635