基于变密度法的输液报警装置结构优化设计

摘要

建立输液报警装置的三维模型和有限元模型,并分析极限工况下装置的应力分布.将带惩罚的变密度法(Solid Isotropic Material with Penalization model,SIMP)应用到输液报警装置的优化设计中,优化目标为输液报警装置的最小柔度,装置优化前后的体积分数为约束条件,以单元密度为设计变量,对装置进行拓扑优化.同时,在拓扑优化结果的基础上,结合加工工艺性要求进行再次建模,并对新建立的模型进行极限工况下的应力验证.优化前、后的对比表明,装置优化后的总质量较优化前减小了68％,竖直方向的最大位移量下降了42.8％,最大应力下降了17.8％,且各部件的应力分布更加均匀.