基于变密度法的送杆机构的运送支架拓扑优化设计  

Topology optimization design of conveying bracket of rod-feeding mechanism based on variable density method

作　　者：周围 李群明[1,2,3] 高志伟 谢帅 ZHOU Wei;LI Qun-ming;GAO Zhi-wei;XIE Shuai

机构地区：[1]中南大学机电工程学院,长沙410083 [2]中南大学轻合金研究院,长沙410083 [3]中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083

出　　处：《制造业自动化》2021年第4期113-117,共5页Manufacturing Automation

摘　　要：利用拓扑优化技术和有限元分析,实现对送杆机构的运送支架轻量化设计和结构优化,提高其综合性能,保障送杆机构能够精确送杆。首先,利用ANSYS/Workbench软件对送杆机构进行静力学分析和模态分析,研究承载时的变形量、应力分布和共振频率,确定初始结构设计的合理性。然后,以运送支架的结构柔度最小为优化目标,外载荷和体积为约束条件,利用变密度法和SIMP插值模型建立对其进行拓扑优化的数学模型。最后,利用Shape Optimization模块对运送支架进行拓扑优化分析,并根据伪密度云图对其结构进行改进。优化结果表明:运送支架的质量减重25.1%,一阶固有频率提高2.1%,最大变形量和应力略微增大,但仍然远小于材料的结构强度,达到优化目的。

关 键 词：送杆机构 有限元分析 运送支架 变密度法 拓扑优化 

分 类 号：TD41[矿业工程—矿山机电] TH122[机械工程—机械设计及理论]