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基于SIMP理论的衡器载荷测量仪悬臂梁拓扑优化研究*

作者：陈垂福1，蓝双1,杨晓翔1*，梁伟1,2，韦铁平3，姚进辉2 日期：2016-05-31/span> 浏览：5077 查看PDF文档

基于SIMP理论的衡器载荷测量仪悬臂梁拓扑优化研究*

陈垂福1，蓝双1,杨晓翔1*，梁伟1,2，韦铁平3，姚进辉2

（1.福州大学机械工程及自动化学院,福建福州 350000；2.福建省计量科学研究院,福建福州 350000；

3.福建工程学院,福建福州 350000)

摘要：针对高精度衡器载荷测量仪反力机构的悬臂梁质量较大的问题，对高精度衡器载荷测量仪的工作原理、悬臂梁加工工艺和拓扑优化方法进行了研究。利用ANSYS对优化前的反力机构进行了静力学分析，基于固体各向同性材料（SIMP）理论对悬臂梁进行了拓扑优化设计，建立了悬臂梁拓扑优化数学模型，运用优化准则法更新了设计变量，求解了位移约束下悬臂梁体积最小的拓扑结构；利用Tosca Structure对建立的数学模型进行了求解，得到了满足设计要求的悬臂梁结构，最后对优化后的悬臂梁进行了静力学分析，并与优化前的分析结果进行了对比。研究结果表明，优化后悬臂梁减重19.8%，悬臂梁结构满足强度要求；且悬臂梁竖直方向最大位移量为4.796 91 mm，可以保证高精度衡器载荷测量仪检定的准确度，由此验证了新悬臂梁结构的可行性。

关键词：拓扑优化；位移约束；悬臂梁；SIMP

中图分类号：TH122；TH82 文献标志码：A 文章编号：1001-4551(2016)04-0383-05

本文引用格式：

陈垂福，蓝双,杨晓翔,等.基于SIMP理论的衡器载荷测量仪悬臂梁拓扑优化研究［J］.机电工程，2016，33(4)：383-387.

CHEN Chui\|fu, LAN Shuang, YANG Xiao\|xiang, et al. Topology optimization of weighing instrument load cantilever beam based on SIMP theory［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2016,33(4):383-387.

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