电子设备的多学科优化设计研究

自行研制的专用于复杂电子设备的多学科优化设计平台及其关键技术,通过利用专业建模软件建立几何模型,并将其导入结构仿真软件、电磁仿真软件、热仿真软件进行多学科耦合仿真,进而对电子设备进行多学科优化设计.运用该软件,用户可以快速建立几何模型,对电子设备进行多学科仿真和优化设计,既方便用户使用,又提高设计效率.     

燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的工具在管道工程领域得到愈来愈广泛地应用.由于管道空间的局限性,在同等带载能力的情况下,机器人结构的轻量化就显得尤为重要.介绍了一种多学科耦合作用下的结构快速优化设计技术,提出将多学科设计方法应用于燃气管道机器人结构设计,实现了该机器人运动结构综合性能优化.建立行走架结构三维模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型.通过应力分析、质量对比,结果表明,优化后的设计不仅满足强度,而且质量相比之前大幅度减轻,有利于节省成本,对于机器人的轻量化研究有重要意义.     

均匀设计技术在机械设计中的应用

考虑到在机械设计领域中采用优化设计方法的局限性,结合均匀设计技术和优化设计思想,提出了一种优选设计的方法.该方法与一般优化设计方法相比,具有编程简单、对设计模型性态无严格要求的特点,是机械设计方法的一种补充.最后给出了利用该方法编制计算程序的思路以及具体算例,其结果验证了在机械设计中应用均匀设计技术的可行性.     

低频扩展式矢量传感器阵的波束优化设计研究

文章结合矢量水听器及其成阵的特点,给出一种适应任意形状矢量阵的自适应优化设计方法,并针对设计实例进行了不同组合方式下的优化设计;可以看到,这种低频矢量阵优化设计方法可获得更低的旁瓣级和窄的主瓣宽度.提出了一种小型低频8臂扩展式矢量传感器阵,并采用文中方法对其进行了优化设计,设计结果表明,这种矢量传感器阵在主瓣宽度为26.76°(-3dB)时,旁辩级可达到-69.6dB.文章认为,该设计方法为新型航空声纳的设计研究提供了新的设计思路.     

军用中型涡桨运输机高温高原性能设计

本文提出了一种通过改型设计提升涡桨运输机高温高原性能的多学科优化设计方法,其主要内容包括高原机场起降性能设计需求研究、大功率动力系统集成、起飞构型气动优化设计、刹车系统改进设计等。通过相应的改进设计以较小的设计改动量解决了飞机在高原条件下运力低、起降、爬升性能差等问题,加强飞机的高原适应性。     

包括多个外部水源的用水网络设计

工厂中经常存在多个不同水质的水源,所以优化设计是十分重要的.在单水源多杂质用水网络优化设计基础上,借助最近提出的浓度势的概念研究了有多个外部水源的多杂质用水网络设计.主要设计思路是需求水流浓度势最低的用水过程应优先满足,在满足需求水流时,将单杂质水网络系统集成中提出的Nearest Neighbors A1-gorithrn(NNA)设计思想引入多杂质水网络设计当中.计算实例表明本文方法对于多水源用水网络的新鲜水消耗量的优化是有效的.     

超声跟踪反常声光偏转器优化设计

以超声跟踪反常声光器件的设计思想为基础,讨论了超声跟踪LiNbO_3反常声光器件的设计思路和具体方法.对平面结构和阶梯结构2种情况下超声跟踪LiNbO_3声光器件的优化设计进行了系统的研究和计算.结果表明,利用超声跟踪方法可以实现反常声光器件的优化设计,能获得较宽的带宽以及更高的衍射效率.同时,阶梯结构一级超声跟踪可以有效提高超声波的能量利用率.     

优化设计与可靠性设计的结合

优化设计和可靠性设计是重要的现代设计方法,两者从不同的角度研究如何使设计优质的问题.在优化设计的平台上,综合考虑每一约束的可靠性,产生通过可靠性设计后的改性约束条件,再在众多的改性约束条件的前提下,进行目标函数的优化设计.实例证明,与单一优化方法比较,优化设计与可靠性设计的结合,其设计结果更经济、更合理.     

支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型研究

为了在工程设计中提高产品多学科设计知识的集成能力,通过研究产品多学科设计优化（MDO）的设计过程,提出一种支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型.利用对产品设计知识应用特征的分析,研究产品集成设计知识的融合方法,阐述了产品设计知识的表达以及具体设计规则的匹配机制,分析了多学科设计知识获取和目标满意度评价的过程及方法.应用产品集成设计知识模型作为指导框架,采用GeneXus开发工具,搭建了一个支持多学科设计优化的原型系统平台,并以具体产品的设计过程为例,在平台中验证了该设计知识模型的可行性和有效性.     

基于多学科协同算法的机床主轴优化设计

用多学科设计优化理论进行了机床主轴参数的优化设计.以主轴质量、外伸端挠度和切应力为同步优化目标,利用协同优化算法思想建立了两级优化数学模型,包括一个系统级模型和三个子系统级模型.运用iSIGHT软件对优化数学模型求解,在使得主轴质量最小的同时保证有较好的刚度和强度.计算结果表明多学科设计优化在处理多目标优化问题时有明显的优越性.     

飞航导弹基于响应面近似技术的并行子空间优化设计

分析了基于响应面近似模型的并行子空间方法CSSO／RSA的执行步骤和特点，并介绍了逐步逼近响应面近似模型的构建方法。给出了包含气动、弹道、发动机3个耦合学科的整体式冲压发动机飞航导弹的学科分析模型和系统优化模型，分别采用CSSO／RSA方法和单级多学科优化方法对飞航导弹进行优化设计。结果表明CSSO／RSA方法的性能要优于单级多学科优化方法。     

Digital Design of Virtual Prototype based on Multidisciplinary Design Optimization

In order to obtain digital design of complex mechanical product as optimal as possible in an efficient way,multi- discipline integrated design method is proposed,which integrates multidisciplinary design optimization (MDO) into digital design process to design virtual prototype (VP) efficiently.Through combining MDO and multi-body system dynamics,MDO integra- tion platform,which takes VP as the core,is constructed.Then automated MDO design of VP is realized and changes of mechani- cal design project can be expressed intuitively during MDO design process.The proposed approach is also demonstrated by using inte- grated analyzing flow of vehicle engineering design.The result shows that the method not only can feasibly realize the MDO of VP, but also can solve the optimization problem of vehicle multi-body system dynamic performance.It can be adopted to the digital de- sign of other complex system.     

基于新的MDO方法的整车抗撞性设计及优化

多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)方法能够有效解决大规模复杂工程系统的设计问题,为了更好地处理经常遇到的准可分MDO问题,提出了一种基于罚函数的两级交替优化方法(Two-level alternating optimization method based on penaltyfunction,PAO)。PAO基于分解协调策略,首先将准可分MDO问题分解为一个系统级问题和多个子系统级问题,然后通过交替求解达到子系统间的一致性。首次使用PAO方法对整车抗撞性进行设计优化,计算结果验证了该方法的有效。     

基于认知工程的UCAV系统中关键技术研究

针对作战无人机系统中存在的认知工程问题进行了深入研究，总结了当前国内外最新研究动态，建立了地面控制系统设计的多学科优化概念模型，在综合分析相关的人的因素及若干关键技术的基础上，提出了系统面向任务的认知工程综合模型框架。     

Review:Recent Developments in the Uncertainty-Based Aero-Structural Design Optimization for Aerospace Vehicles

综述：飞行器不确定性气动/结构多学科优化设计进展

王磊,刘冠华,邱志平

（北京航空航天大学 航空科学与工程学院 固体力学研究所,北京 100083）

创新点说明：

目前对于贫信息条件下的不确定性飞行器多学科优化还主要依赖于非概率方法,结合贝叶斯推理和蒙特卡洛马尔科夫链的一种概率不确定性方法可以处理不确定性先验信息较少的情况,将其与飞行器多学科优化方法结合可以扩展不确定性飞行器多学科优化方法的适用情况。

研究目的：

研究不确定性飞行器多学科优化设计的最新进展,总结现有不确定性飞行器多学科优化方法面临的挑战和日后可能发展的研究方向。

研究方法：

首先结合飞行器设计领域的不确定性来源,对于不确定性基本概念进行了综述;然后重点阐述了气动弹性领域的不确定性优化设计的流程,按照可靠性气动弹性优化和鲁棒性气动弹性优化分别进行了探索,总结其目前存在的不足;然后研究领域拓展到气动、声、热、结构领域,分析不确定性优化方法在这些学科耦合领域的最新进展。在此基础上,总结了现存不确定性飞行器多学科优化方法面临的问题,指出了未来可能的发展方向。

结果：

通过对气动弹性领域概率优化方法和非概率优化方法（如区间方法、凸模型方法）的综述,得出了可以发展适用于不确定性先验信息较少的概率不确定性多学科优化方法的分析结果。

结论：

目前结合贝叶斯理论和蒙特卡洛马尔科夫链的不确定性分析方法可以处理贫信息条件下的可靠性量化,体现了适用于不确定性信息匮乏的概率不确定性多学科优化方法的发展潜力,可以以此为基础在未来进行更深入的研究和探索。

关键词：不确定性多学科优化设计;不确定性优化流程;不确定性分析;气动弹性优化设计

     

摩托车数字化设计与开发技术

对国内外摩托车制造业数字化技术应用情况、最新发展应用的CAD/CAE/CAM/PDM技术、计算机辅助工业设计技术和逆向工程技术作了介绍,并以某款摩托车的外观改形开发为例,介绍了基于逆向工程技术的摩托车快速数字化设计方法.     

基于多学科的机载雷达罩设计优化系统及关键技术探析

文章论述了机载雷达罩多学科设计优化提出的原因,与传统设计模式的区别,研究了基于多学科的雷达罩设计优化所涉及的各主要学科及其逻辑关系.并提出了雷达罩多学科设计优化中的几项关键技术,系统分析了这些技术的应用背景和发展方向.     

基于响应面的变复杂度气动分析模型

结合变复杂度和响应面近似建模方法，采用CFD和工程估算气动分析方法，构建了基于响应面校准的变复杂度气动分析模型。以冲压发动机导弹为例，采用拉丁超方取样技术，选取6个CFD计算状态，建立了差值和比值校准响应面，并比较校准后的气动性能与CFD分析。结果显示，基于差值校准响应面的变复杂度方法具有较好的逼近能力和计算效率，适合于飞行器多学科设计优化过程的气动分析。