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为解决非互易柔顺机构（NCMs）设计难题，研究人员基于双向渐进结构优化（BESO）法开展拓扑优化技术研究。结果表明优化设计和非对称变形受非互易度显著影响，该研究为设计非互易结构系统提供了重要依据。
在当今科技飞速发展的时代，机械设计领域正不断探索新的突破点。传统的机械系统大多遵循互易性原则，即信号传播对称，输入方向改变时响应相同。然而，随着技术需求的不断提升，打破这种对称性的非互易系统展现出了独特的优势。例如，在能量收集和振动阻尼等应用中，非互易系统能够实现单向能量传输，这是互易系统难以做到的。但现有的非互易设计方法，如通过制造非互易材料来打破对称性，往往面临制造复杂的问题，限制了其实际应用。因此，开发一种简单有效的非互易设计方法迫在眉睫。
在此背景下，研究人员开展了关于拓扑优化构建非互易柔顺机构的研究。虽然文中未提及具体研究机构，但他们的研究成果发表在《Extreme Mechanics Letters》上。研究人员提出了一种基于双向渐进结构优化（BESO）方法的拓扑优化技术，旨在创建具有特定非互易程度的非互易柔顺机构（NCMs）。
为了实现这一目标，研究人员采用了多种关键技术方法。首先是基于 BESO 方法进行拓扑优化，通过不断迭代优化材料分布，寻找最优设计。其次，引入接触表面模型，利用间隙接触元件模拟内部接触表面，实现结构系统的非互易性。同时，运用有限元分析（FEA）工具，结合 Abaqus Scripting Interface（ASI）进行设计优化，确保结果的准确性。
在研究结果方面：
- 非互易逆变器机构设计：以非互易逆变器机构为研究对象，通过改变非互易度参数β进行拓扑优化。结果显示，不同β值下的优化设计差异明显。当β=1.0时，优化设计与传统考虑机械互易性的研究结果相符；而β=0.35和0.75时，设计在两种加载情况下做出妥协，形成独特结构。例如，在输入力方向不同时，结构中的水平构件会有不同的变形，从而产生不同的输出位移，展现出非互易性。
- 变形特性与位移关系：分析优化设计的变形形状和输出位移 - 输入力关系可知，β=1.0时输出位移 - 输入力关系呈线性，且位移响应对称；β=0.75时，输入力向左时关系线性，向右时因接触表面影响非线性，且该设计在输入力向左时比β=1.0的设计具有更高的灵活性，输出位移大 104%。
- 实验验证：对优化设计进行实验验证，通过制造更精细的有限元网格，使用热塑性聚氨酯（TPU）材料 3D 打印试件，并进行单轴拉伸试验获取材料应力 - 应变曲线，用于数值模拟。实验结果与数值模拟吻合良好，证明了优化设计的非互易性，即无论输入端口位移方向如何，输出端口始终向右移动。
研究结论表明，优化设计及其非对称位移响应在很大程度上取决于非互易度。基于此，研究人员开发出一种新型拓扑优化设计，其独特之处在于输出端口运动方向不受输入端口运动方向影响。这一特性为非互易结构系统在实际工程中的应用开辟了新途径，尤其是在那些对非互易性和负载方向都有要求的机械装置设计中，具有重要的意义。它不仅解决了传统非互易设计制造复杂的问题，还为机械设计领域提供了新的思路和方法，推动了相关领域的技术创新和发展。
