基于拓扑优化的高灵敏度压阻式单轴力传感器设计方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑优化的高灵敏度压阻式单轴力传感器设计方法，该方法以结构外力功最小为优化目标，结合力平衡方程、体积约束及灵敏度约束三个约束条件，由一系列设计变量决定传感器构型，对于该优化问题，本发明基于移动组件(孔洞)拓扑优化方法，利用拓扑描述函数把传感器的尺寸优化和拓扑优化设计统一起来，只需对一些设计变量(几何控制参数)添加适当的关联性，再将设计域内的几何信息映射到有限元模型上，得到优化列式的有限元离散格式，采用优化求解器对其进行求解。本发明的方法有望减少传感器研发的成本，提高传感器设计的效率，且所设计的传感器构型是可加工的。