付永清，朱健璎，金周晟

(华南理工大学 设计学院，广州 510640)

柔顺机构拓扑优化设计中的拓扑图提取综述*

付永清，朱健璎，金周晟

(华南理工大学 设计学院，广州 510640)

针对柔顺机构拓扑优化设计中的拓扑图提取问题，就其中的中间单元、棋盘格和轮廓提取问题进行了详细综述。在此基础上，指出棋盘格的消除、中间单元的取舍和拓扑图的轮廓提取是柔顺机构拓扑图提取中的重要问题，并分析了该三个问题出现的原因。

柔顺机构；拓扑优化设计；棋盘格；中间单元；轮廓提取

0 引言

随着微机电系统、微加工和微操作以及新材料等领域的迅速发展，柔顺机构的设计已经成为目前国内外机构学领域的研究热点[1]。采用拓扑优化方法研究柔顺机构的设计只需给定设计域和指定输入输出位置，无须从一个已知的刚性机构出发，且所得的机构具有分布式柔性的优越性能，因而引起了极大的重视[1-2]。这种方法通常是以有限元分析为基础，在拓扑优化的初始阶段，首先将设计域离散成一定数量的有限元网格，再利用优化算法确定单元材料的保留与删除，以满足预定的目标和约束条件。在优化结果中，单元密度的理想取值为0 或1，当单元密度取值为0 时，表示该单元被删除，单元密度取值为1 时，该单元被保留，于是，由高密度单元连接构成机构的拓扑图。可见，拓扑优化方法也是具有复杂构型的柔顺机构创新设计的一种有效实用的方法[3]。从现有文献来看，柔顺机构拓扑优化设计中的一些基本问题，如优化模型的建立、材料插值模型的确定以及数值求解技术的选择等方面的研究都有了实质性的进展[1-7]。……