高度可变形的机械元材料的反向设计基于分区半随机优化.
Xueqing Cao1, Zeang Zhao1, Panding Wang1
1Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and Structures, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, P. R. China.
概括
这项研究引入了一种新的优化方法,用于设计能够承受很大的变形的灵活机械超材料. 这种方法可以精确控制形状变化的结构和软机器人应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 灵活的机械超材料利用可逆的大变形来进行力,运动和能量传输.
- 现有的拓优化方法仅限于小变形,阻碍了对大变形行为进行定制.
研究的目的:
- 开发一种新的优化方法,用于定制机械超材料中的大变形.
- 为了实现个性化设计的多目标变形模式和软机器人和形状变形结构的路径.
主要方法:
- 提出了一个分区半随机优化概念,记录和评估子区域的结构演变.
- 实施了统计决策程序,以避免在启发式优化中常见的重复代.
- 开发了局部刚度调节的两步优化方案,以扩大单一材料的设计可能性.
主要成果:
- 成功展示了高度可变形的机械元材料中变形模式和路径的个性化定制.
- 通过对3D打印的元材料样本进行实验,验证了拟议设计过程的效率.
- 扩大了使用同质的机械超材料的设计空间.
结论:
- 这种新的优化方法为机械元材料的大型变形设计提供了解决方案.
- 这项研究促进了形状变形结构和软机器人的进步.
- 与传统方法相比,分区半随机优化方法提供了更有效的设计过程.
