【摘要】：夹持器的设计区域如图5.7所示，长度为100 mm，宽度为100 mm，采用四节点等参单元离散设计区域，其中单元数为2 400，节点数为2552。它的目标是把图5.7中的左侧的输入位移转化为右侧钳口的夹持动作。图5.7夹持器的设计区域和拓扑优化结果设计区域；采用单元密度法得到的拓扑优化结果；加入滤波处理后单元密度法得到的拓扑优化结果；采用节点密度法得到的拓扑优化结果
夹持器的设计区域如图5.7（a）所示，长度为100 mm，宽度为100 mm，采用四节点等参单元离散设计区域，其中单元数为2 400，节点数为2552。它的目标是把图5.7（a）中的左侧的输入位移转化为右侧钳口的夹持动作。作用在结构左边中点的水平载荷为1 N，材料的弹性模量E=200 GPa，泊松比ν=0.3，体积约束为25%。
图5.7（b）是采用单元密度法得到的拓扑优化结果，100步的计算时间为1 158.5 s，结果中可以看到在钳臂所在的设计区域内存在棋盘格式；图5.7（c）是加入滤波处理后单元密度法得到的拓扑优化结果，100步的计算时间为1 331.9 s；图5.7（d）是采用节点密度法得到的拓扑优化结果，100步的计算时间为1 217.6 s。同样，采用节点密度法从根本上消除了棋盘格式现象。由此可见，节点密度法可以作为柔性机构的概念设计工具，其优化结果能够对柔性机构设计起到良好的指导作用。在相同条件下，两个算例的节点密度法的计算时间稍微大于单元密度法的计算时间，这是因为节点密度法的设计变量数目多于单元密度法的，但是这两类方法的设计变量数相差不大。同时由于滤波处理需要额外的计算量，因而节点密度法的计算时间小于有滤波处理的单元密度法。
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图5.7 夹持器的设计区域和拓扑优化结果
（a）设计区域；（b）采用单元密度法得到的拓扑优化结果；（c）加入滤波处理后单元密度法得到的拓扑优化结果；（d）采用节点密度法得到的拓扑优化结果
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