用户期望意象驱动的汽车造型基因进化

选取汽车造型基因典型元素——造型特征线为研究对象,基于遗传算法提出用户期望意象驱动的汽车造型基因进化思想和方法流程.通过调研和标杆车分析获取用户期望意象形容词,经过聚类分析得到关键意象词汇并将其量化表征.选取汽车侧面轮廓线作为研究对象,利用贝塞尔曲线将其量化描述.从多种途径选取符合用户期望意象的进化计算初始种群案例样本...     

基于文化意象的礼宾车造型设计研究

为消除造型特征传递过程中用户对文化意象的认知障碍,对汽车造型设计中文化意象进行研究。选取红旗品牌礼宾车型作为造型研究样本,将礼宾车造型简化为造型特征群,对其造型特征群进行解构,明确各造型特征单元;通过专家讨论、问卷调查对意象词汇进行遴选,得到最具代表性的礼宾车造型设计文化意象词汇;利用语义差异法(Semantic Difference,SD)对相关意象词汇进行量化表达,建立意象词汇和礼宾车造型特征间的映射关系,并将研究结果运用到礼宾车造型设计方案中,从而提升造型设计与文化意象之间的匹配度,降低设计开发风险。     

基于KE和AHP理论的汽车造型意象评价方法研究

为解决汽车设计过程中造型特征获取和设计完成后汽车造型意象认知二者之间的匹配问题,辅助设计师通过造型意象评价对设计方案进行合理选择,提出了一种基于感性工学和层次分析法的汽车造型意象评价方法。以汽车设计中的车型、品牌和风格特征要素建立造型特征集,通过感性工学理论实现造型意象词汇的量化,以确定语义特征集,运用层次分析法建立造型特征集与语义特征集之间的关系,从而构建影响造型意象评价的指标体系,建立模糊评价矩阵,计算各评价指标权重并进行综合排序;最终对设计方案进行模糊综合评价,获得最佳造型意象设计方案。将该评价方法应用于3款电动汽车造型设计方案评价中,运用模糊隶属度函数,建立模糊评价矩阵,并对各个指标的评价结果进行量化处理,筛选得出最佳造型意象设计方案,为项目开发提供了有效参考。     

基于感性意象的越野车造型设计研究

汽车外观造型对于用户的情感体验至关重要,汽车外观造型与用户主观偏好的匹配程度成为汽车造型设计成败的重要因素。选取典型汽车外观造型风格意象词汇进行研究,利用语义差分法(SD法)等对感性意象词汇进行视觉化描述和量化表达;将汽车造型抽象并简化为造型特征线,利用贝塞尔曲线进行量化描述,基于感性工学原理与方法研究汽车造型特征线和感性意象词汇之间的映射关系,并以此结果指导越野车的造型设计,从而提升越野车造型设计与感性意象之间的匹配度,降低越野车造型设计开发的市场风险。     

基于神经网络的电动汽车造型意象预测模型

为使电动汽车造型设计更符合目标用户认知,提升电动汽车设计评选中对于造型意象的预测能力,降低电动汽车开发风险等问题,提出一种基于神经网络的电动汽车造型意象预测模型.该模型运用统计学方法,结合神经网络对电动汽车造型特征和感性意象隐性关联进行研究.利用多维尺度分析和聚类分析获取代表性样本,通过造型特征解构,采用层次分析法计算得到造型特征权重系数,并利用语义差异法和主成分分析确定了代表性意象词汇,降低目标用户对于造型特征与感性意象认知维度.采用BP神经网络构建造型意象预测模型,以样本造型特征权重编码作为输入层,用户感性意象评价得分作为输出层,进行模型训练;利用留一交叉训练方法对预测模型进行了测试,并以某电动SUV前脸造型设计方案为例进行了案例应用,验证了该预测模型的可行性.研究结果表明,该预测模型能有效地解决造型意象研究当中造型特征和感性意象之间匹配问题,辅助设计人员快速识别出关键造型特征与感性意象目标,提高了设计方案决策的科学性.     

基于风格意象的拖挂式房车造型设计

以产品风格意象为造型设计切入点,展开目标人群风格意象与产品造型特征匹配与优选研究下的产品造型改良设计,实现企业产品造型形象的一致性延续.以拖挂式房车为设计对象,针对目标人群对其风格意象的感性评价,运用调查问卷、KJ法、聚类分析等方法归纳评价资料与量化数据,确立企业房车造型的风格意象,并以部件类目提取企业房车的造型基因特征;选取市场上拖挂式房车为样本,以同样的部件类目展开造型基因特征的提取,以此建立企业房车风格意象与样本造型基因特征的匹配与优选.通过建立房车造型设计要素组合矩阵及相应的量化处理,得出复合风格意象值较高的房车造型设计要素组合,以此展开拖挂式房车造型的设计与测评,实现企业在延续自身风格意象下优化房车造型的目的.     

基于数量化理论Ⅰ类的汽车意象造型设计研究

以汽车造型为研究对象,提出基于数量化理论Ⅰ类的意象造型设计方法。采用SD法获取用户对产品样本的感性意象评价;通过分析产品造型,从形态、相互位置和比例3个方面提取了对感性意象有关键影响的造型设计要素;应用数量化理论Ⅰ类建立了感性词汇与造型设计要素间的关联,并构建数学模型,以辅助产品意象造型设计。最后通过设计案例分析,表明该方法是切实可行的。     

基于感性意象的轿车轮毂参数化设计

为提升轿车轮毂造型设计效率,探索一种以感性意象为导向的参数化设计方法。选取目前主要的轿车轮毂造型,构建轮毂造型样本库,归纳用户对轮毂造型评价的感性意象关键词,分析造型意象与造型特征的关系;以造型特征为变量,基于Grasshopper插件构建轮毂数字模型,通过参数调节实现与造型意象的匹配关系;经过样本分析、用户评价和编程设计,确定了3对轮毂感性意象关键词,分析了5个造型特征与感性意象的关系。在Grasshopper插件中,基于6个造型特征变量,进行了轮毂的参数化设计。通过对参数化生成轮毂样本的用户评价,验证了轮毂造型意象与造型特征的关系,证明了以感性意象为导向的参数化设计方法的有效性,扩展了参数化设计的应用领域。     

基于感性意象的工业机器人造型设计研究

为研究工业机器人外观造型与用户主观偏好及情感需求的匹配程度,运用感性工学理论,通过工业机器人感性意象词汇确定、代表性样本选取、造型感性意象评价及眼动测试等展开定性和定量研究,深入挖掘典型感性意象词汇与工业机器人关键造型特征之间的映射关系,提取产品感性特征,获取用户的感性意象,并将研究成果应用于工业机器人造型设计中,为工业机器人的创新设计提供参考。     

基于类型学的产品风格创新设计研究

针对用户多样化的情感需求,提出了应用类型学从原型展开的产品风格创新设计方法,使产品在继承风格特征的基础上实现造型意象多变的目标。首先利用类特征进行产品风格分类,明确研究的针对性和目的性;其次,依据类特征收集产品样本并结合设计形态分析和离散度分析提取样本的风格原型;然后结合意象评价值对产品样本展开K-Means聚类分析,并在满足目标意象的基础上提取与原型关联的产品造型可能形态。通过建立原型及其可能形态的形态分析矩阵,生成基于原型风格的多种产品造型方案,实现产品风格的创新设计。以北欧风格电水壶作为研究对象,研究的结果拓展了从原型的遗传、可变和过渡特性展开的产品造型设计新途径,也验证了类型学方法对于指导产品风格创新设计的有效性。     

可实现自动翻正的仿生四足机器人的设计与分析

针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的姿态调整及安全着陆问题,设计了一种可以实现自动翻正和落地缓冲的仿生四足机器人;建立了双刚体运动学模型,推导了转身率与弯曲角之间的关系;以能量耗散最小为优化目标,建立了优化问题的数学模型,求解了最优输入速度及对应的能量;在此基础上,设计了含有3个电机的机器人样机,分析了整个翻身落地过程的动作时序,建立了动力学模型并进行了仿真。仿真结果表明,该机器人结构及输入参数可以实现自动翻正,设计的腿部弹簧有助于避免机器人翻倒,减小了落地碰撞的加速度,起到了落地缓冲作用。文中设计与分析过程为可实现自动翻正的仿生四足机器人的研发提供了参考。     

基于进化定律和支持向量回归的产品造型意象评价方法

为满足用户对产品设计的情感需求,提出一种基于支持向量回归的产品造型意象评价方法。通过层次分析法确定代表性样本,运用需求进化定律获取用户对造型元素的设计需求,应用技术进化定律分析造型元素子系统存在的冲突,在解决冲突的过程中提取造型设计元素,构建造型设计元素集;利用SD法及SPSS软件分析确定产品目标感性意象;调用Python中的SVR模型进行训练,构建基于支持向量回归的造型意象评价模型。以数控机床为设计实例进行验证,证明该方法能够较好地模拟用户思维,为产品设计提供有效的辅助和支持。     

云石机意象造型认知与感性设计研究

针对现有云石机设计不能满足用户审美需求的现状,构建了基于感性工学的云石机意象造型与人的感性认知对应关系模型。搜集并筛选出云石机代表性样本与感性词汇,运用意象尺度法和李克特量表法得到云石机的感性意象评价得分;采用主成分分析、聚类分析和多元线性回归等统计学分析方法进行数据处理,得到线型设计要素和意象空间的分段概念模型,从而得出了把手轮廓特征线与云石机感性意象之间的对应关系。最后根据符合用户审美需求的设计建议,设计了一款云石机方案,为该类产品的造型创新设计提供参考。     

具有关节力矩反馈的上肢康复机器人设计

康复机器人关节的驱动方式和结构设计对控制性能和成本影响较大。提出并验证一种具有低成本、结构紧凑特点和关节动态力矩检测功能的机械设计,并此基础上设计了一款简洁的轻质可穿戴双侧四自由度上肢外骨骼。为了验证驱动关节和整体外骨骼设计的有效性,对其结构设计进行了阐述,并对其分别进行了运动学和动力学建模,通过Matlab对终端活动范围进行了仿真,并对样机的单关节和整体性能进行了测试,实验数据显示这种驱动关节和康复机器人设计表现出较好的控制性能,有良好的研究前景。     

基于UG的悬索桥主索鞍三维造型研究

基于UG NX8.0软件平台,详细介绍了某悬索桥主索鞍的空间曲面造型方法;结合该构件的二维工程图纸,建立了三维实体模型。该模型设计精度高,可用于细节结构分析和创新设计,为构件的刀具轨迹生成和数控模拟加工奠定了基础。该三维实体造型有助于合理规划主索鞍的加工工艺流程,为类似大型复杂构件的设计制造提供了新的加工思路和技术参考。     

Measurements of the characteristics of spray droplets using in-line digital particle holography

In-line digital particle holography is applied to measure the characteristics of spray droplets. Common reconstruction methods were considered and the best one was selected. Several important parameters at the time of hologram recording, such as the object distance and the region of laser beam used, are discussed. The feasibility of the correlation coefficient (CC) method for focal plane determination of 3-D droplets was verified. A double exposure hologram recording system with synchronization system for time control was established, and two digital spray holograms were obtained in a short time interval. For post-processing of reconstruction images, the two-threshold and the image segmentation methods were used in binary image transformation. Using the CC method and some image processing techniques applied to droplets in each double exposure image, the spatial positions of droplets used to evaluate the three dimensional droplet velocities were easily located, which proved the feasibility of in-line digital particle holographic technology as a good measurement tool for spray droplets. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Gihun Son Boseon Kang received his B.S. and M.S. degrees in Mechanical Engineering from Seoul National University in 1986 and 1988, respectively. He then went on to receive his Ph.D. degree from University of Illinois, Chicago in 1995. He is currently Professor at School of Mechanical Systems Engineering, Chonnam National University in Gwangju, Korea. His research interests are in the area of sprays, holographic techniques in thermofluid measurements. Yan Yang received his B.S. degree in Mechanical Engineering from Chongqing Insitute of Technology in 1997, and received his M.S. degree in Mechanics from Chongqing University in 2005. He is doctoral student of Department of Mechanical Systems Engineering, Chonnam National University in Gwangju, Korea. He is also currently Associate Professor at Automobile College, Chongqing University of Technology in Chongqing, China. His research direction is digital holographic techniques     

Numerical simulation of displacement instabilities of surface grooves on an alumina forming alloy during thermal cycling oxidation

Displacement instability of the thermally grown oxide (TGO) is a fundamental source of failure in thermal barrier systems. In this work, a finite element analysis has been performed to analyze the displacement instability occurring at a heat resistant metal with superficial TGO subjected to thermal cycling. Lateral and in-plane growth of the TGO which happens during high temperature is simulated by means of material property change from the substrate metal to the TGO. Most of the material properties including the TGO growth are based on the results experimentally obtained in-house. Results of the finite element analyses agree well with the experimental observation, which proves the accuracy and validity of this simulation. The technique will be useful for future work on more complicated phenomena such as deformation under thermo-mechanical cycling. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Maenghyo Cho Jun Ding received his B.S. degree in Mechanical Engineering from Chongqing Institute of Technology, China, in 2000. He then received his M.S. degree from Chongqing University, China, in 2004. Currently a Ph. D candidate at the Graduate School of Mechanical Systems Engineering at Chonnam National University in Gwangju, Korea, he is mainly working on the theoretical and numerical analyses of mechanical behaviors of various materials. Feng-Xun Li received his B.S. degree from the Department of Mechanical Engineering of Yanbian University, China, in 2005. He then received his M.S. degree from Chonnam National University, Korea, in 2007. He is currently a Ph. D candidate at the Graduate School of Mechanical Systems Engineering at Chonnam National University in Gwangju, Korea and is mainly working on the deformation mechanism of thermally grown oxide. Ki-Ju Kang received his B.S. degree in Mechanical Engineering from Chonnam National University, Korea, in 1981. He then received his M.S. and Ph.D. degrees from Korea Advanced Institute of Science and Technology in 1983 and 1988, respectively. Dr. Kang is currently a Professor at the School of Mechanical Systems Engineering at Chonnam National University in Gwangju, Korea. His laboratory is designated as a national research laboratory. His research interests include the optimal designs and manufacturing technologies of various types of porous cellular metal and mechanical behaviors of a thermally grown oxide at high temperature.     

基于改进SBF模型的类比设计过程研究

类比设计是利用已有系统的问题解决方案或过程解决相似系统目标问题的创新设计方法。知识表征是类比设计的重要环节,为类比源检索和类比映射提供基础。针对结构-行为-功能(SBF)模型的不足,提出了改进的SBF建模规则,以更合理地表征设计知识。在此基础上,提出功能相似匹配和行为相似匹配的类比源检索方法,及以行为和结构映射为核心的4种类比映射路径,从而形成系统化的类比设计过程模型。该方法有助于设计者扩展设计空间,提高产品创新设计的效率。最后,以双导梁式架桥机的改进设计为例,验证上述研究的可用性和有效性。     

无人救援机器人的设计与实现

为了提高救援效率,降低救援人员的风险,对一款全地形车进行改装,设计并实现了一种无人救援机器人。针对车体前端空间狭小,刹车、油门、换挡、转向相距较远,设计一套运动控制结构,将各部分结构集于一体。设计一种救援转移平台,通过遥控操作将伤病员转移出危险区域。在机械结构的基础上设计机器人控制系统并设计搭建远程遥控操作平台。为便于后续自主导航的研究,机器人搭载北斗、激光雷达以及视觉传感器。最后通过远程操作平台控制机器人运动,实验表明救援机器人具有稳定的运动控制能力和良好的救援转移能力。     

功能梯度材料微细电火花电极损耗机理研究

论述了功能梯度材料Ni-TiN/Cu微细电火花电极的制备方法,并用实验的方法研究功能梯度材料层在电火花微细加工对电极损耗的影响。Ni-TiN/Cu微细电火花电极通过在圆柱铜电极外侧电沉积功能梯度材料层来制备,纳米颗粒TiN做为增强相。通过使用SEM分析功能梯度材料层的显微组织,使用光学显微镜测量电极加工孔质量与电极损耗情况,对比功能梯度材料电极与均质电极的电火花加工性能。在微细电火花加工中,功能梯度材料层可以有效的抑制高频脉冲条件下电极的损耗效应,改善电流密度分布,从根本上解决因尖端放电引起的电极形状变化问题,实现端面等损耗,保证了微细电火花加工电极的形状精度。实验结果验证了功能梯度材料作为工具电极在微细电火花加工应用的前景。