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1、超精密机械结构多目标拓扑优化设计———董立立朱煜牛小铁等超精密机械结构多目标拓扑优化设计11213董立立朱煜牛小铁段广洪梁林泉1.清华大学摩擦学国家重点实验室,北京,1000842.北京工业职业技术学院,北京,1000423.军械工程学院,石家庄,050003摘要:为满足超精密工件台结构极高的静动性能要求,提出了一种基于目标分层的多目标结构拓扑优化方法,并将其应用于超精密工件台关键件的结构优化设计中。基于ANSYS的仿真实验结果表明,多目标结构拓扑优化方法能够有效地提高结构的静动性能和设计效率,满足超精密结构极高的性能要求,为现代工程结构的多目
2、标优化设计和改进提供了理论依据和方法。关键词:机械结构;拓扑优化;多目标优化;超精密工件台中图分类号:TP391.72;TH122文章编号:1004—132X(2010)07—0761—05Multi-objectiveTopologicalOptimizationDesignofUltra-precisionMechanicalStructure11213DongLiliZhuYuNiuXiaotieDuanGuanghongLiangLinquan1.TheStateKeyLaboratoryofTribology,TsinghuaUniv
3、ersity,Beijing,1000842.BeijingPolytechnicCollege,Beijing,1000423.OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang,050003Abstract:Basedonthetopologicaloptimizationandlayereddecision-makingtheoryofmulti-ob2jectiveoptimization,anewmethodologyofmulti-objectivetopologicaloptimizationdesig
4、n(MO2TOD)wasproposed,andthemethodwasappliedintheoptimizationdesignofstructuresinthekeyu2nitofultra-precisionstages.ThesimulationresultsbasedonANSYSprovethatMOTODsignifi2cantlyimprovethestaticcharacteristics,dynamiccharacteristicsandthedesignefficiencyofmulti-objectivestructu
5、reoptimizationdesign,satisfiestherigorousrequirementsinperformanceofultra-precisionstructures,andprovidesatheoreticalguideandmethodformodernstructuredesignandim2provement.Keywords:mechanicalstructure;topologicaloptimization;multipleobjectiveoptimization;ultra-precisionstage0
6、引言化要求,缩短研发周期,降低成本和能量损耗,在优化设计能够提高结构性能,满足结构轻量某些行业已成为生产过程中必须且至关重要的环[1]节。随着超精密制造、测量和航天工业等的发收稿日期:2009—06—23展,机械结构逐渐向刚柔兼备、复杂多样的方向发基金项目:中国博士后科学基金资助项目(20090450387);国家科展,且性能要求也越来越高。特别是具有纳米级技支撑计划资助项目(2006BAF02A02);国家自然科学基金资助项目(60904054)精度要求的IC装备工件台的运动结构,必须实现[3]余显忠,陈学东,叶燚玺,等.精密双层气浮直线电机
7、302.动力学响应分析[J].中国机械工程,2008,19(7):7612[8]杜建军,刘暾,姚英,学.狭缝节流气体静压轴颈-止765.推轴承静态特性分析[J].摩擦学学报,2002,22(1):[4]刘暾,刘育华,陈世杰.静压气体润滑[M].哈尔滨:哈66270.尔滨工业大学出版社,1990.[9]王祖温,郭良斌,包钢,等.单节流孔静压球面气体轴[5]ChenMF,LinYT.StaticBehaviorandDynamicSta2承动态特性的有限元分析[J].摩擦学学报,2003,23bilityAnalysisofGroovedRecta
8、ngularAerostatic(5):4162420.ThrustBearingsbyModifiedResistanceNetwork[10]戚社
