基于图形分解思想的复杂零件的参数化设计

目前参数化设计约束处理技术操作的直接对象是基本图形元素和约束 ,这在复杂零件参数化时会遇到困难。本文提出基于图形分解思想的复杂零件参数化设计方法 ,将复杂的约束处理问题化整为零 ,减小约束的求解规模 ,快速实现复杂零件的参数化。论述了图形分解的基本思想、操作原则和实现方法 ,并进行了具体实践     

基于约束分离的参数化设计技术研究

通过对参数化造型的深入分析和研究,并描述构成几何图形的几何元素之间结构关系的约束和图形的尺寸约束分离处理,提出了基于约束分离的参数化造型方法。通过对确定几何图形形状的特征点坐标进行记录,形成图形的结构约束数据,可以为图形的尺寸驱动修改过程提供辅助。通过约束分离,参数化造型过程更直观和易于理解,并且能够很好的处理隐含约束,约束不足和过约束。     

基于约束的变量化设计在工程制图中的应用研究

从工程实际出发，对工程图中的尺寸约束进行了分析，运用面向对象的技术，以变量化设计方法为依据分析了普通绘图系统产生的图形内蕴的约束，对原始图形模型实现了变量化驱动。实现了对工程实例模型的建立和变量化设计，解决了传统绘图系统在设计修改中存在的不足和缺陷。     

图形参数化引入工程约束实现设计过程参数化

提出了ＣＡＤ中设计过程参数化的概念，认为设计过程参数化是图形参数化的高级阶段，描述了在图形参数化的基础上引入工程约束实现设计过程参数化的方法和途径。在几何约束的基础上，提出了引入工程约束后的设计参数化的数据结构，并分析了几上入工程中的主要方法，程序设计法，重建拓扑几何约束法和外部表达式输入法。针对外部表达式输入法的实现提出了对转换处理程序的功能要求。最后给出了一个用表达输入法实同设计过程参数化的示     

基于约束的变量化设计研究

分析工程图中的尺寸约束,运用面向对象的技术,以变量化设计方法为依据分析普通绘图系统产生的图形所内蕴 的约束,对原始图形模型实现变量化驱动,并获得实例模型。     

基于约束的图形参数化建库工具研究

本文研究了图形结构约束与尺寸约束的允动求解机制,并且采用了双向十字链瑶存储尺寸链稀疏矩阵,并解决了其双向遍历问题,实现了图形的经尺寸驱动以及多视图的联动。该方法能使设计人员在设计的同时实现系列化产品的参数化建库,大大地提高了设计的效率和柔性。     

面向图形结构单元的变量关联参数化原理与方法的研究

提出了面向图形结构单元的变量关联参数化原理与方法，给出了图形结构单元的参数化描述模型；基于变量约束的不同图形结构单元的关联方法；提出了图形结构单元内的参数化自律约束和不同图形结构单元间的关联约束；以变量和关联数据库的驱动源，介绍了零件内不同图形结构单元变量关联和驱动求解方法，以及存在装配关系的零件间双向关联的参数化求解过程。     

参数化设计中的尺寸约束传递模型研究

提出一种尺寸约束传递的方法来处理二维参数化设计中图形变化的问题。该方法默认原图形中所隐含的图形元素间的结构约束；通过分析尺寸标注及其相互关系，利用尺寸约束传递机理建立联动集；并可修改联动集。使得一个尺寸数值的变化会引起相关的其他尺寸标注及图形元素自动调整匹配，得到希望的图形。     

基于约束的平面机构运动建模及其应用

提出一种基于约束的平面机构运动建模方法,将机构图形设计和数值分析结合在一起,改进了平面机构的设计与分析方法,实现了机构尺寸动态调整和实时运动仿真。通过图形置换的应用,实现了设计信息的继承、发展以及基于运动模型的结构设计。     

一种基于约束的多视图尺寸驱动方法及实现

提出一种基于约束的多视图尺寸驱动的方法。该方法是通过建立一组具有参数化特性的、扩展的图形数据结构，用统一的形式来表示多视图间图形的几何元素和几何约束，由系统内部自动建立起多视图的参数化模型，进而实现多视图间的尺寸驱动。     

自由度描述与装配约束图求解方法的研究

对几何基本图元进行配合时的约束产生的自由度空间进行了分析,特别是对于距离约束产生的复杂自由度空间进行了描述,给出了自由度空间的数据定义,使得复杂自由度和简单自由度能够统一表达;针对多个约束形成的约束图,将可能出现的闭环约束自动转化为近似闭环约束进行求解,进而采用迂回和递归求解的算法对近似闭环约束进行求解,为闭环约束求解提供了一种思路.     

基于全约束六自由度零件的机械产品虚拟装配方式研究

为了解决机械产品的虚拟装配模型在原始和改进设计过程中因零部件特征参数调整或约束关系变更而导致的模型干涉甚至崩溃问题,提出了一种全新的机械产品虚拟装配方式。该方式基于对机械产品功能组成的全面分析,找出与每一功能要素相对应的约束分解并构建合理的拓扑结构,在此拓扑结构的基础上,通过对零部件模型六自由度的全约束实现机械产品结构上的定位组合。探讨了支撑此装配方式的关键技术,并给出了具体的逻辑结构和实施流程。     

异构CAD系统间的几何约束在线交换

为保证不同CAD系统之间在线交换时几何约束的一致性,提出了一种异构CAD系统间的几何约束在线交换方法。通过分析主流CAD系统的几何约束差异性,给出了几何约束的中性命令表示;接着给出了几何约束的系统命令与中性命令的双向转化算法,并重点介绍其中的差异性解决方法;最后通过实验进行验证。实验验证结果表明,提出的几何约束在线交换方法能够有效地支持几何约束在异构CAD系统间的实时创建、修改和删除操作。     

基于SUMT法有约束非线性规划问题的优化

通过对SUMT方法的探讨与研究,明确了内点法、外点法、混合法三种罚函数的构造形式和罚因子的合理选择方法。应用SUMT法有效地解决了工程中有约束非线性规划优化设计问题。     

基于接触面几何的接触问题解法

给出了一种基于接触面几何的接触问题解法。该方法将变形体与变形体或刚体之间的接触面利用离散的解析曲面来描述。利用曲面的几何特性来给定接触体间的约束条件,并将之直接引入求解方程来求解接触问题。与传统的拉格朗日乘子法及罚函数法相比,该解法没有增加接触问题的自由度数目,且避免了应用罚函数法时的罚数的选择问题。算例表明,该方法准确有效。     

基于装配约束库的配合关系相似度的研究

参数的传递在装配件变型设计中非常重要,而构造尺寸约束方程式是实现参数传递的有效方法。通过分析装配约束的特点,阐明了装配约束语义的表达和装配约束关系的定义。构造了基于装配语义和约束关系的装配约束库。在装配语义表达和装配约束关系定义的基础上,对适合于装配约束库的相似性算法进行了研究,提出了基于装配约束库的配合关系相似度算法,并实现了一定程度上的尺寸约束自动生成。通过具体事例对该算法进行了验证和实现。     

具有应力和厚度约束的平面弹性体结构拓扑优化设计

研究了具有应力和厚度约束的弹性平面体结构拓扑优化问题。这类问题不同于一般意义的拓扑优化问题 ,其优化结果不仅得到最优拓扑 ,而且得到最优形状和尺寸。建立了这类问题的数学模型 ,给出了求解策略 ,算例表明算法是有效的     

并行和协同设计中的变动约束管理方法研究

设计和制造企业多试图同时增加产品的复杂度、减少设计周期、降低产品成本和改善质量。减少成本而又不破坏产品质量的一个很好的使能工具是控制设计和制造过程的变动。本文从并行工程和协同设计的角度出发 ,阐述了产品开发过程中的变动及其管理 ;研究了面向装配、制造和产品性能的变动约束网络的构建 ;给出了面向并行工程和协同设计的变动约束管理的方法 ,以有效地支持参数与公差设计 ;并通过实例分析给予了验证     

Optimum design of structures with stress and displacement constraints using the force method

A new structural analysis and optimization algorithm is developed to determine the minimum weight of structures with the truss and beam-type members under displacement and stress constraints. The algorithm combines the mathematical programming based on the sequential quadratic programming (SQP) technique and the finite element technique based on the integrated force method. The equilibrium matrix is generated automatically through the finite element analysis while the compatibility matrix is obtained directly using the displacement–deformation relations and the single value decomposition (SVD) technique. By combining the equilibrium and compatibility matrices with the force–displacement relations, the equations of equilibrium with the element forces as variables are obtained. The proposed method is extremely efficient to analyze and optimize the truss and beam structures under stress and displacement constraints. The computational effort required by the force method is found to be significantly lower than that of the displacement method. The effect of the geometric nonlinearity in the structural optimization problems under the stress and displacement constraints were also investigated and it is illustrated that the geometric nonlinearity is not an important issue in these types of problems and hence, it does not affect the final optimum solution significantly. Four examples illustrate the procedure and allow the results to be compared with those reported in the literatures.