Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,CAS
| 考虑材料和几何构型的环形柔性铰链优化设计 | |
| 曹玉岩; 王志臣; 周超; 王文攀 | |
| 2017 | |
| 发表期刊 | 机械工程学报
 |
| 页码 | 46-57 |
| 摘要 | 柔性铰链已广应用泛于工程中多个领域,为了解决柔性铰链材料及几何构型同时优化的问题,对铰链的力学建模方法及优化设计算法进行了深入研究。根据柔性铰链的特性,即由圆周对称分布的柔性单元组成,将柔性单元简化为超静定梁,应用虚功原理推导了柔性单元的径向及切向刚度,并根据力平衡条件及变形协调条件,推导铰链的整体刚度,该刚度为材料参数、几何参数及构型的函数。建立铰链的优化设计模型,基于SIMP/RAMP模型,将材料参数表达为人工变量与备选材料参数的组合表达式,铰链的刚度表达为人工变量与不同构型刚度的组合表达式,从而将离散混合整数规划问题转化为连续参数优化问题,使得优化模型可以采用基于梯度的优化算法求解,降低了模型复杂程度且提高了求解效率。对柔性铰链的刚度进行了试验验证,理论结果与试验结果一致。此外,以球面反射镜侧向支撑为例来验证铰链的优化设计模型及算法,结果表明:逐次增大惩罚因子的求解算法使得初始阶段具有较大求解空间,随着惩罚因子增大,人工变量最终趋于0/1值,通过铰链参数及构型优化,使反射镜面形精度较初始设计提高15%左右。 |
| 关键词 | 柔性铰链 虚功原理 几何构型 离散优化 连续优化 |
| DOI | 859E2A9C8744CDBBA3DD0F67C187339D |
| 语种 | 中文 |
| 引用统计 | |
| 文献类型 | 期刊论文 |
| 条目标识符 | http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/58455 |
| 专题 | 中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹玉岩,王志臣,周超,等. 考虑材料和几何构型的环形柔性铰链优化设计[J]. 机械工程学报,2017:46-57. |
| APA | 曹玉岩,王志臣,周超,&王文攀.(2017).考虑材料和几何构型的环形柔性铰链优化设计.机械工程学报,46-57. |
| MLA | 曹玉岩,et al."考虑材料和几何构型的环形柔性铰链优化设计".机械工程学报 (2017):46-57. |
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| 文件名称/大小 | 文献类型 | 版本类型 | 开放类型 | 使用许可 | ||
| 考虑材料和几何构型的环形柔性铰链优化设计（1044KB） | 期刊论文 | 作者接受稿 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | 浏览 下载 | |
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