面向多折点路径追踪的接触辅助柔顺机构拓扑优化

本文提出一种拓扑优化方法，用于设计二维接触辅助柔顺机构（CCM），使其能够在经历自接触和/或外部接触的同时，追踪具有多个折点的期望输出路径。此类CCM可用作机械柔顺开关。采用六边形单元对设计域进行参数化。利用负圆形掩模去除其下方材料并生成刚性接触表面。每个掩模分配五个设计变量：前三个决定掩模的位置和半径，后两个决定接触表面的存在与否及其半径。为确保接触表面法线的连续性，我们采用了一种边界平滑方案。引入增广拉格朗日乘子法来处理自接触与互接触。目标函数利用傅里叶形状描述子，并在允许的资源约束下构建。采用爬山优化技术更新设计变量。整个流程通过自研代码实现。为验证该方法的有效性，对一个具有两折点路径的CCM进行了优化，并比较了期望路径与所得路径。