侯.，郭艳霞，罗.，段.

（武汉科技大学 机械自动化学院，湖北 武汉.30081）

免装配柔性夹钳的变密度法结构设计

侯.，郭艳霞，罗.，段.

（武汉科技大学 机械自动化学院，湖北 武汉.30081）

摘.：目前柔性夹钳的结构设计大多为中间驱动的单载荷输入形式，而实际应用中对夹钳的使用则更需要两端载荷输入的形式。建立了基于变密度法的柔性夹钳的数学模型，采用变密度法对设计区域进行了结构拓扑优化，根据经验法将拓扑优化结果进行了重构，并对优化过程中的重要参数进行了分析，说明了单元格的种类、数量以及体积分数对拓扑优化的重要性。设计出了一种新型的两端夹持力输入的免装配柔性夹钳，并对设计结果的有效性进行了验证，在此基础上提出了一种新的免装配产品的设计思路

柔性夹钳；变密度法；拓扑优化；免装配设计

1.言

通过拓扑优化可以实现产品结构的轻量化和一体化，在轻量化设计及免装配设计中有着广阔的应用前景。Kim介绍了Bendson和Kikuchi在1988年提出的均匀化方法[1]，建立了基于均匀化法的拓扑优化模型，奠定了连续体结构拓扑优化设计的基础。随后，变密度法、变厚度法[2]、渐近结构优化法[3]和水平集法[4]等新的方法相继兴起。变密度法的本质是把结构拓扑优化问题转化为材料的最优分布问题，是近年来比较普遍的一种拓扑优化算法。1999年Sigmund等基于变密度法的插值模型进行了研究[5]，弥补了均匀化法引起的多孔性质。Bruyneel在2005年针对自重作用下进行了变密度法的拓扑优化设计[6]。……