整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计

在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时,将材料弹性模量和外载荷视为随机变量,因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量.采用一次二阶矩可靠性理论中的Hasofer-Lind和Rackwitz-Fiessler方法,推导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭代计算公式,建立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型,采用序列凸规划理论中的

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20 0 7年 1 O月第3 4卷第 5期

西安电子科技大学学报 (自然科学版 )J0UR NAL 0F X I AN UNI DI VERSI TY

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整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计崔明涛，陈建军，陈永琴，宋宗凤(安电子科技大学机电工程学院，西西安 7 0 7 )西陕 1 0 1

摘要：在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时，材料弹性模量和外载荷视为随机变将 量，因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量 .用一次二阶矩可靠性理论中的采 Haoe- id和 R cwi- i se方法，导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭 sfr n L ak t Fe l z s r推代计算公式，立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型，用序列凸规划理建采

论中的对偶算法进行优化求解 .以反向器柔性机构设计作为仿真算例，果表明，着可靠性约束指标结随的增大，扑优化设计结果趋向保守.拓 关键词：柔性机构；续体；目标；扑优化连多拓中图分类号： H1 2 T 1文献标识码： A文章编号：0 12 0 ( 0 7 0— 7 4 0 1 0 - 4 0 2 0 ) 50 8— 5

Reibemut o]cietp lg pi z t nd s no l l a l‘bet o oo yo t i v miai ei f o gt e m o o ihi o pla t me ha s h n lt c c m i n c nimCU igto I n—,CHEN nj n,C E Y n—i,S M a J a—u i H N o gqn ONG Z n— e g ogfn( c o l fM e h n— e t o i En i e r g S h o c a o Elc r n c o g n e i,Xi in Un v,xi n 7 0 7,Ch n ) n da i. 10 1 a ia

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e eg . Th u lm ah maia d lo eib e mut o jcie o oo y o t z t n d sg ft e n ry ed a te t lmo e frl l l— b t tp lg p i ai e in o h c a i e v mi om o lt c c pl ntm e ha s i it The d la ih e i fs que i on x r gr m m i sa op e no ihi om i c nim sbu l. a ua rt m tco e ntalc ve o a ng i d t d a h s v n s r t g s t e oli g ta e y. A n nv rer o p int e ha im i a o e a t nu e ia e a pl a d i e t c m la m c n s s d pt d s he m rc l x m e n i dia e ha t t olgy n c t s t t he op o op i iato de i r s l a tm z i n sgn e u t ppr a he c o c s ons r a i n s w ih e v tve e s t an nc e i g i r asn

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整体式柔性机构是通过其本身弹性变形传递运动、和能量的一类机构，越来越多地用于传动系统、力正 无线通讯和光学系统、空航天设备、物医疗设备、电路集成制造和微加工等领域中。航生微整体式柔性机构设计时，要求其既要有足够的柔性又要有足够的刚性，以便其既可传递能量又能承受载荷，而实现指定运动从功能 .

整体式柔性机构设计可通过连续体拓扑优化来实现 . n nh s rs A a tau eh等开创性地将连续体拓扑优化

均匀化方法引入整体式柔性机构设计中； a maal R h tl a等进行了整体式柔性机构非线性路径规划拓扑优化设计；罗震等研究了全柔性微型机构拓扑优化设计关键技术；张宪民等研究了多输入多输出柔性机构拓]

扑优化及输出耦合抑制；左孔天等研究了微型柔性机构多目标拓扑优化设计 . 现有的整体式柔性机构拓扑优化设计模型均为确定性模型，目标函数和约束等均被看作确定性量 .即而收稿日期； 0 6 1 - 0 2 0 13

基金项目：国家 8 3计划资助 (0 6 6 2 0 AA0 Z 0 )国家部委预研资助 ( 1 2 0 0 0 D 0 5 442; 5 4 16 5 5 Z 1 ) 5

作者简介：t明涛 ( 9 6)男，师，士. t t 1 7一，讲博

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