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龙图腾网获悉华东交通大学申请的专利一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115114831B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210867476.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法是由占金青;晏家坤;刘敏;杨新峰;周程灵;杨惠菁设计研发完成，并于2022-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法，定义电热驱动柔顺机构设计域及边界条件、初始化设计参数，采用顺序耦合方法求解电‑热‑结构多物理场结构响应，以机构的输出位移最大化为优化目标，通过引入结构指示函数，构建实相和空相材料结构最小尺寸约束函数，建立基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化模型，利用移动渐近算法求解拓扑优化问题，判断是否满足收敛准则，最后输出最优的电热驱动柔顺机构拓扑构型；能够有效地抑制细小尺寸结构的出现，便于加工制造。

本发明授权一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，设定电热驱动柔顺机构设计域、边界条件，将所述设计域离散成N个有限单元，定义材料参数、作用载荷大小、输出的弹簧刚度、最小尺寸控制参数和设计变量初始值； S2，采用单元密度过滤方法对所述有限单元进行结构单元密度过滤，然后，采用Heaviside映射函数对过滤后的所述单元密度进行二次过滤，得到单元物质密度； S3，采用固体各向同性材料惩罚模型描述材料介电常数、热传导系数和弹性模量与所述单元物质密度之间的关系，采用顺序耦合方法求解电-热-结构多物理有限元平衡方程，获得机构结构的位移响应； S4，以所述电热驱动柔顺机构的输出位移为优化目标，通过引入结构指示函数，构建实相和空相材料结构最小尺寸的几何约束函数，建立基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化模型； S5，根据所述电热驱动柔顺机构拓扑优化模型，计算优化目标函数和约束值，得到所述电热驱动柔顺机构的输出位移和实相、空相结构最小特征尺寸、结构体积约束的灵敏度； S6，采用移动渐近优化算法更设计变量，求解基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化问题，判断是否满足收敛准则，若不满足，转至步骤S2，若满足，则电热驱动柔顺机构拓扑优化过程结束，输出最优的电热驱动柔顺机构拓扑构型； 所述S4包括以下步骤： S41，控制柔顺机构实相和空相材料结构的最小尺寸，满足下列充分条件： ； ； 式中，为过滤后的单元密度；表示实相材料区域；表示空相材料区域；、和均为阈值，分别取值为0.75、0.5和0.25；为过滤后的单元密度的空间梯度；x表示单元的坐标； S42，引入所述结构指示函数，描述柔顺机构构型中的实相材料区域和空相材料区域： ； 式中，上标分别表示实相和空相；分别表示为实相和空相材料区域的结构指示函数；当=1时，表明单元位于实相材料区域的内部；当=1时，表明单元位于实相材料区域的外部；对于空相材料区域的结构指示函数具有相同的规律；取值为10-4；为最小过滤半径； S43，利用所述结构指示函数构建实相和空相材料结构最小尺寸的几何约束函数： ； ； 式中，和分别表示为实相和空相材料区域的几何约束函数；N表示有限单元的数目；表示第个单元；为单元过滤后的单元密度；为阈值，分别取0.75和0.25； S44，对所述几何约束函数进行松弛处理： ； ； 式中，是一个很小的正值； S45，建立基于最小尺寸控制的电热驱动柔顺机构拓扑优化模型： ； 式中，为机构的输出位移；为单位矢量，除了在输出位移方向的自由度为1，其他自由度方向均为0；表示单元的单元物质密度；和分别为优化前和优化后的机构体积，为充满材料的单元体积；为允许的体积份数；、和分别表示结构的整体电传导矩阵、整体热传导矩阵和整体刚度矩阵；、和分别表示节点的电压列阵、温度列阵和位移列阵；、和分别为电压载荷列阵、温度载荷列阵和力载荷列阵；为单元物质密度的最小值，以防止刚度矩阵为非正定，取值为10-4。

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