《表1 新旧立柱结构主要性能指标对比》

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《基于应变能密度最小化的结构多工况拓扑优化》

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滑板带动A/B摆角结构在立柱导轨上下滑动，因此滑板施加给立柱的作用力位置在纵向行程范围内是不断变化的，但在某一时刻只能在一个位置施加力，因此优化时要考虑到作用力的这种变化，与在整个纵向行程内施加作用力的结果相比有很大的差异。滑板在立柱上是连续滑动的，理论上有无限种工况，随着工况数目的增加拓扑优化结果显示立柱筋格的布局越来越复杂，对加工制造过程极为不利。因此根据实际问题选择适当的工况数进行拓扑优化，对于本结构选择3～5工况较为合理，图5为设计的3种工况条件，图6是针对3种工况条件下立柱拓扑优化材料最佳分布，其中图中A，B，C是分别作为独立工况所做的优化，优化结果显示，随着滑板往下移动，立柱顶部材料效能逐步降低，材料向底部集中，单独采用某一工况的优化结果都是不准确的。图6(D）是三工况综合拓扑优化，最终通过综合考虑变形、质量、模态频率、加工装配等各方面因素提出图7的优化设计模型，表1是原结构立柱与优化后立柱的性能对比，优化后重量降低了10%，基频提高了8.8%，变形减小了24%，该结构立柱加工制造也较简单，从对比数据来看性能有较大提高。