多物理场工作环境下典型微器件结构的非线性拓扑优化方法

以典型的具有谐振结构的MEMS微惯性器件为研究对象，针对其多物理场工作环境下非线性响应和其结构几何非线性的拓扑优化问题，通过子结构模型与自组织模型融合的建模方法，建立高精度的微器件结构解析与设计模型；结合非线性有限元方法，把复杂的多物理场环境作为单元间相互作用的局部规则集合予以表达，将多物理场耦合效应作为微器件结构系统自身特性的有机载荷成分，实现其多物理场耦合问题的求解；构造微器件拓扑优化的局部规则，在表达结构拓扑复杂性机理和考虑结构健壮性的基础上，提出微器件结构拓扑的一体化优化方法，融合自上而下的数学模型控制与自下而上的自组织演化机制，完成其结构拓扑的自组织，最终形成满足其设计要求和健壮性评价标准的结构拓扑模式；实际制作和测试改进后的微器件，并结合计算机仿真，验证设计方法和设计理论的有效性。