悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计

李湘勤^1,2，刘永明^1,2，谢军¹，刘震宇¹

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室2. 中国科学院大学研究生院

摘 要：对二维悬臂梁结构进行初始数值分析,确定贴片布置方式。根据力传感器的设计要求,如贴片区域的应力集中、刚度和重量等,基于常用的SIMP拓扑优化方法,建立拓扑优化模型。结合敏度过滤、密度过滤方法和优化模型参数的连续化方法,使优化的结构收敛到一个细结构较少的拓扑构形。采用MMA优化算法对优化模型进行求解,实现对悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计。最终优化结果显示,经拓扑优化得到一个应变在贴片区域集中的优化结构,并达到四个贴片区域的应变量一致。

关键词：传感器;拓扑优化;滤波;连续法;