dinochen1983
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[OPENSEES]实例35_基于OPENSEES拓扑优化程序开发
1)问题描述：
本例是一个基于OPENSEES的二次开发的实例。本例基于OPENSEES里面的SHELLMITC4
单元进行结构的平面受力分析，基于结构拓扑优化的理论，对结构进行拓扑优化，最终得到
结构的拓扑优化形状。如一个悬臂梁，它最终的拓扑优化形状如下图所示。本例基于Delphi
进行OPENSEES的二次开发。算例最后采用二次开发程序 OPENSEES TOPO对一个悬臂梁
进行拓扑优化。
二次开发程序界面如下图所示：
模型网格的初始划分形式：
整个简易拓扑优化的过程如下图所示，不断地进行迭代计算。
详细介绍如何提取单元的应力值 如S11,S12,S22等等。
通过图形的开发，可以显示构件的应力云图，如下图所示，显示的是VON-MISES应力值 。
以下是一个经典悬臂梁的拓扑优化分析的算例，采用OPENSEES TOPO进行优化计算，设置如下
以下是整个TOPO分析的整个过程，可以看出整个扣单元的过程
以下图是最终的分析结果及界面截图。
本例是一个基于OPENSEES的二次开发的实例。本例基于OPENSEES里面的SHELLMITC4
单元进行结构的平面受力分析，基于结构拓扑优化的理论，对结构进行拓扑优化，最终得到
结构的拓扑优化形状。如一个悬臂梁，它最终的拓扑优化形状如下图所示。本例基于Delphi
进行OPENSEES的二次开发。算例最后采用二次开发程序 OPENSEES TOPO对一个悬臂梁
进行拓扑优化。
二次开发程序界面如下图所示：
模型网格的初始划分形式：
整个简易拓扑优化的过程如下图所示，不断地进行迭代计算。
详细介绍如何提取单元的应力值 如S11,S12,S22等等。
通过图形的开发，可以显示构件的应力云图，如下图所示，显示的是VON-MISES应力值 。
以下是一个经典悬臂梁的拓扑优化分析的算例，采用OPENSEES TOPO进行优化计算，设置如下
以下是整个TOPO分析的整个过程，可以看出整个扣单元的过程
以下图是最终的分析结果及界面截图。
这是本书的最后一个算例，算例35，谢谢大家对OPENSEES教程的支持，谢谢！
知识点回顾：
（1） 介绍OPENSEES中SHELLMITC4壳元的使用方法
（2） 介绍如何提取壳单元的单元应力
（3） 介绍通过程序控制OPENSEES的计算并读取结果
（4） 介绍简易的拓扑优化方法（单元扣除法）
（5） 采用拓扑优化程序OPENSEES TOPO以悬臂梁进行优化
【DinoRobot】造一个电子自动变脸的机器人
这周挑战我们又用arduino板来造一个电子机器人啦！！！
【以上是迪士尼动画 HERO 6,超能陆战队的动画中，机器人变脸的情节】
【以上是迪士尼动画 HERO 6,超能陆战队的动画中，机器人变脸的情节】
我们需要用到两个舵机控制舵机实现机器人变脸的动作。如动画所示。
本项目是参考去年做的一个手动变脸机器人，如下图所示，现在全自动了。
玩具的设计很有趣，采用是两个舵机的转动（360度）去实现
那么这次的【每周挑战】我们把原来的3d打印的机械变脸机器人
变成【全自动的电子变脸机器人】
两代机器人的对比
变脸机器人是DINO-ROBOT系列中采用ARDUINO板进行控制，
采用ARDUINO控制电路的机器人。
这次还是与以前一样简单粗暴，
不过这次采用了一个小的ARDUINO板及2个舵机去控制变脸动作
与以往的风格一样，这个装置用到arduino电子板、会基本电路就可以安装了。材料如下：
(1) 4个 1.5V的电池与电池盒，用来给舵机供电
(2)1个9V的电池给ARDUINO供电
(3) 1个ARDUINO MINI 板，需要很小的尺寸要装在盒子内
(4 )2个舵机（叠在一起），如下图所示
(5) 电焊铁，电线及热融胶枪
(6) 小型开关2个,一个用来打开ARDUINO板，
一个用来打开舵机电池
(7) 电线若干。其它就是用3D打印机打印。
(8) 可以DIY的电焊孔洞板
(9) 1张用于画表情的白纸，透明胶布
材料就是相对多一点，经过训练的小学生都能做这个小型装置。
第1步，在3DSMAX设计出变脸的机器人外型。其实机器人分3个部分，(1)可以转动
的表情头部（圆柱体），(2)基本不动的身体部分（电子与舵机都在内），(3)机器人的头盔部分。如下图所示
电池包设计在背后。
电子电路图如下图所示。（其实不复杂，主要就是让arduino控制两个舵机而已。
第2步，在3DSMAX将不同颜色不同部分的组件分别排版，为了第三步的打印。
分开不同的颜色，主要是黄色，蓝色，橙色
第3步，制作机器人的辅助接线板,全部面要进行焊接，
用于整理好线路。
第4步，对局部构件进行粘合，主要就是头部的设计采用epoxy胶进行连接，如下图所示。
舵机座直接粘在盒子底部，舵机转动片与圆柱体连接。如下图所示。
舵机放在盒子身体内，1.5VX4电池就在机器人的背后。
9V电池也在盒子身体内。盒子内有：9V电池，开关，ARDUINO板，辅助板，2个舵机等
Arduino MINI PRO板的密密麻麻的接线
第5步，对ARDUINO板写入代码，这个代码就是就是ARDUINO板舵机代码，如下图所示。
逻辑：（每次转90度）
打开开关，启动，机器人每隔一定时间就变脸。
【点击下载你需要的arduino代码文件】
点击下载此文：电子自动变脸的机器人用到的arduino 源代码:第6步，机器人的圆柱形头部粘上一张白纸，每次转动动位后
在白纸上画上机器人的不同的表情，一共有4个表情。
先用铅笔定位后，再用黑色笔去画。
第7步， 测试装置，打开开关，它就开始变脸了，刷刷刷，四个表情。
以下就是机器人变脸的整个视频。
电子变脸机器人FACEBOT最后完成组装的成品图。
以上是电子变脸机器人FACEBOT的3DSMAX设计图与最终制作出来的结果
以下是无聊盒子机器人与变脸机器人的合影，两者色系统一了。
===完===
[每周挑战][汇总]
Dino-Robot作品集
最后更新时间：2020-03-09
