用曲面响应法拓扑优化摆臂式执行机构[外文翻译].doc

附件C：译文

用曲面响应法拓扑优化摆臂式执行机构
（刘桢勋、宗柏伸）
概要
在拓扑优化结构的过程中，面对多目标的功能，必须从结构设计考虑上满足一个以上的设计要求。改进的拓扑优化方法是基于曲面响应法（RSM），在一个小尺寸（SFF）的摆臂式执行机构中，采用多目标优化处理达到同时令人满意的极限的挠度和极限刚度的结果。多目标函数被定义为在某一方向上聚焦的极限顺应性与这个结构固有频率是一样的。在实验设计中是选择敏感的变量来进行试验。基于试验设计的结果，曲面响应函数是用公式明确建立多目标函数。帕雷托优化方法决定在目标函数中相互冲突的加权因素。在设计域内通过采用设计变量的最优组合，得到优化的拓扑结构。
1、介绍
机构的拓扑优化被规定为形状的优化问题，它确定孔的数量，孔的位置和连接元素。尽管如此，拓扑优化有许多困难，比如一个闭连机构结构松弛并且缺乏解决方案。在已经精心设计的机构这种情况下，拓扑能为改变提供有效地的选择，尤其是对减轻重量方面，因为仅仅改变外形或者选择参数不再是有效地解决方法。这样，拓扑优化是改变设计域内的许多孔的放置位置。因为如上所述的特性，在拓扑优化中通常加有限元分析，作为一个解决问题的工具。
自1980年以来，均化设计方法(HDM)（池志穗1988;铃木和池志穗1991）和密度方法所谓叫做单一同性材料变形（SIMP）（Mlejnek 和施尔玛赫1993）是经常用在拓扑优化中。密度方法的概念类似于均化设计方法。尽管如此，密度方法在密度和材料性能之间的关系缺乏理论支持。也就是说，拓扑优化是依靠密度方法的应用，来形成的网络状结果。虽然密度法缺乏理论支持，吸引工程师的原因是它的应用很简单。相反，均化设计方法是连续结构和设计领域的数学松弛的合成概念(池志穗1988)。虽然均化设计方法有强大的理论支持，但是很难理解均化设计方法关于在离散机构里连续性机构松弛的基本概念。