题目：微型柔性结构的拓扑优化设计

近年来，随着微电子机械系统的迅速发展，微型柔性结构应用越来越广泛。微型柔性结构设计也逐渐引起国内外学者的关注。目前在微机电系统中，对结构静力学性能的优化占主导地位，但是为保证一些结构具有很高的定位精度和较强的抗环境干扰能力，仅以静力学性能作为指标进行结构的优化设计是不足以满足要求的，因此动力学性能的优化设计在MEMS中也有其重要的意义。而MEMS中，拓扑优化设计方法是有效的对微型柔性结构进行结构优化的研究方法。它可以使得结构在保持较高的安全度和可靠性的情况下，有效地减轻结构重量，在结构的初始及改进设计阶段越来越受到人们的重视。其中，均匀化方法以及变密度法都是较为有效的对微型柔性结构进行拓扑优化的方法。而有限元法不仅作为结构分析的一个重要的数值计算方法，同时也为结构分析及优化提供了一个平台。Hyperworks是美国Altair公司专门为产品的概念设计和精细设计开发的一个基于有限元的结构分析及优化工具，其拓扑优化的功能在优化软件中性能突出，是当今最成熟也是应用最广泛的优化类软件。本文的主要研究内容是针对微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）中微夹钳、微型柔性导向结构等几种典型的微型柔性结构静、动力学问题，根据拓扑优化的基本思想，采用变密度法原理，基于Altair Optistruct软件拓扑优化平台，建立了静、动力学两种不同特性下的拓扑优化模型，分别得到了几种典型的优化结果，对其进行了分析对比，研究了结构形式、优化参数、网格划分形式、外载荷加载方式等对拓扑优化结果的影响。并针对出现网格依赖性等数值不稳定现象进行了探讨。通过本论文的研究，掌握了连续体拓扑优化设计的理论和方法，加深了对拓扑优化技术的理解，能够较熟练地对Optistruct工程应用软件进行运用。