面向多学科优化的柴油机本体建模与应用

为解决柴油机产品多学科设计优化过程中的信息模型语义简单、信息无法继承与共享等问题,提出了面向多学科优化过程的柴油机本体模型建模方法。设计了柴油机本体和多学科设计优化本体的顶层结构模型,对建模对象的语义关系进行了分析,针对该模型的多域大结构特点,提出基于Tableau的一致性检查算法。为实现从企业产品数据库到所提模型之间的映射,提出基于语义对准的数据库与该模型的交互技术,实现了基于本体技术的产品数据库中信息集成与语义化操作。设计了柴油机产品多学科设计优化平台的体系结构,开发了原型系统平台,并在该平台上完成了语义检索和语义驱动的多学科优化应用实例,验证了所提技术与方法的有效性和可行性。     

面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术

提出了面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术,给出以主模型为导向的多学科并行建模技术路线。通过建立复杂产品设计过程的层次分解与映射模型,分析产品组成的多学科性;给出多学科并行的设计方法,以实现各学科子系统功能的独立性;通过多学科视图建模的一致性规则及多模型的协同运行策略,解决冲突的协调问题;采用面向对象方法,建立起多学科视图建模技术的层次实现结构;基于优化技术与CAD/CAE的技术集成,实现多模型协同仿真与优化。该技术应用于汽车车身的多学科建模与仿真优化,实现了设计信息的动态交互与多学科共享,有效改进了产品设计水平,提高了产品的设计效率。     

基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术

数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。     

复杂产品多学科虚拟样机元建模框架

为实现复杂产品虚拟样机中各类多学科异构模型的有效重用和集成,以制造领域广泛存在的复杂产品为对象,讨论了复杂产品虚拟样机的多学科特点及其对传统建模仿真理论带来的挑战;结合元对象机制和面向组件的建模思想,提出了一种新的面向复杂产品多学科虚拟样机的元建模框架,并对框架中各抽象层次模型规范(元元模型、元模型和系统高层模型)进行了形式化定义和语义讨论.在起落架多学科虚拟样机应用实例中,基于元建模框架中的系统高层模型进行了产品的统一建模描述,实现了复杂产品中多学科异构模型的更高层次抽象和集成重用,验证了元建模框架的有效性.     

基于KBE的汽车发动机快速设计技术与软件系统

针对当前我国汽车发动机设计过程中存在的问题,从工程需求出发,建立基于知识工程(KBE)的汽车发动机快速设计系统。结合面向方面思想和面向对象技术,分别建立同构的产品功能模型、结构模型和原理模型。针对设计过程的特性,合理整合CBR和RBR两种推理框架,实现基于实际产品数据和设计经验知识的辅助设计方法。利用Automation技术对CATIA进行二次开发,将KBE扩展模块与CATIA进行集成,完成参数化建模过程。系统集成发动机总体概念设计、关键零部件结构设计、主要零部件结构工程分析经验与知识库,为我国汽车行业进行发动机自主创新设计提供数字化智能设计资源与能力的支持。     

面向神经网络的智能测量与加工集成研究

面向神经网络的智能测量与加工一体化集成是多学科交叉和综合集成的先进制造技术。五维柔性框架式激光加工机器人系统使智能测量与激光加工一体化得以实现。文章通过神经网络的智能控制研究,从自适应测量所得到的离散点到数据智能化处理,并通过集成分析,对加工轨迹数据的生成进行了研究和加工面重构。为高精复杂产品实现智能测量与加工一体化集成指明了方向,成为一种高新技术迅速发展并构成多学科交叉的知识创新工程新领域。     

基于智能主模型的航天器工装建模与分析一体化方法

描述了基于智能主模型的航天器运输工装设计方法,分析了航天器运输工装设计流程,采用多层级骨架实现航天器运输工装的结构控制,采用智能主模型数据接口实现工装建模与分析一体化。在Pro/E平台上开发了航天器运输工装设计系统,将运输工装快速建模与工程分析融合,自动地将结构设计结果推送到分析软件中,实现结构设计到工程分析的自动化和集成化。     

分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设 …

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程，本文提出了一种以产品的装配结构为核心，由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的，支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息，能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息，以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎ     

面向轮胎3D花纹的语义建模方法

针对以几何特征为主导的建模方式会造成轮胎3D花纹模型创建操作繁琐、设计信息表达分散且不完备的问题,提出了以语义为主导的3D建模方法。该方法是在花纹设计的应用理论及实用技术探讨和研究的基础上,将理论设计中的花纹沟、装饰品及交汇特征的结构抽象分解得到轮胎花纹语义单元,从而构建花纹语义模型库和结构设计知识库。在此基础上引入轮胎节距信息,实现了轮胎花纹从概念设计到装配设计的层次化、系统化、形式化表达。最后,以CATIA/CAA为开发平台引入基于特征的建模技术,开发出语义级轮胎3D花纹设计系统。实例分析结果表明,该系统适用于多种类型的轮胎花纹建模,提高了CAD技术对设计信息表述的支持能力,增强了产品建模的自动化水平,有效地减少了设计人员的重复性工作,缩短了研发周期。     

分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设计模式的研究

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程,本文提出了一种以产品的装配结构为核心,由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的,支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息,能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息,以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎｔ能够完成异构分布环境下协同设计过程中的逻辑推理、判断、分析计算等复杂工作     

基于APDL的3-RPS并联机构参数化建模

在3-RPS并联机构位置反解模型的基础上,运用APDL语言完成该机构的整体三维建模设计,在ANSYS中实现了有限元建模和分析的参数化。将参数化设计引入到有限元分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型,增强了有限元分析的准确性。该方法对并联机构的研发有一定的指导意义。     

离心式压缩机T型叶轮参数化设计程序开发

基于CAD软件创建叶轮模型的方法,进行了全新建模方法的探索,实现了流道子午线绘制型、流道子午线输入型、流道子午线混合型三种模型的参数化设计功能。通过参数驱动,可以实现T系列叶轮的快速设计及改进,于程序中集成了叶轮力学特性分析模块,同样可实现分析内容的参数化控制,快速获得参数化模型的力学特性,极大地提高了设计效率。     

随机与区间不确定下基于近似灵敏度的序列

为解决复杂系统多学科可靠性设计优化过程中由于存在多源不确定性和多层嵌套而导致的计算效率低的问题,将近似灵敏度技术与两级集成系统综合策略(Bi-level integrated system synthesis,BLISS)和功能测度法集成,提出一种能同时处理随机和区间不确定性的序列化多学科可靠性设计优化方法。基于概率论和凸模型对混合不确定性进行量化,提出一种随机和区间不确定性下的混合可靠性评价指标,并基于功能测度法建立多学科可靠性设计优化模型。采用近似灵敏度信息替代实际灵敏度值,将近似灵敏度技术同时嵌入多级多学科设计优化策略和多学科可靠性分析方法中,避免每轮循环都进行全局灵敏度信息的分析与迭代,提高了计算效率。基于序列化思想同时将四层嵌套的多学科可靠性设计优化循环和三层嵌套的多学科可靠性分析过程进行解耦,形成一个单循环顺序执行的多学科可靠性设计优化过程,避免了每轮循环对整个可靠性分析模型进行迭代分析的过程,减少灵敏度分析和多学科分析次数。以汽车侧撞工程设计为例,验证了该法具有同时处理随机和区间不确定性的能力,并且计算效率较传统方法分别提高了10.98%和23.63%,表明该法具有一定工程实用价值。     

烘干机内风速流态仿真分析

热风一次直干式烘干的效果不仅取决于温度，更重要的是烘箱内各层巷道中风速大小和均匀程度。这里采用有限元分析软件ANSYS内置APDL开发语言，编写程序进行参数化分析，计算出导流板不同位置形式时的烘箱各层巷道中风速，再通过数据处理找出导流板最佳位置，从而仿真模拟出理想风速流态。为设计提供了可靠的理论依据。     

柔性附着动臂塔式起重机塔身APDL参数化建模及有限元分析

以有限元软件Ansys内部命令和参数化编程语言APDL为基础,研究了柔性附着动臂塔式起重机塔身参数化建模与结构分析问题,编制了参数化建模分析程序。通过对程序中相关参数的输入和调用,实现对三种塔身与三种柔性附着间不同组合方式下塔身结构有限元建模与柔性附着的设计分析,并进行实例计算。     

机械产品集成化定制设计与研究

将WEB技术，知识工程技术，数据库技术和CAD技术结合起来，以电梯设计为例集成建立了一个机械产品集成化快速定制设计系统。该系统以工程数据库技术为基础，集成PDM、ERP等系统，采用WEB技术使得用户可以通过Internet远程个性化定制产品，采用知识工程技术对产品设计知识进行有效管理和重用，结合产品族建模技术和CAD系统基于装配的特征建模技术，参数化设计技术建立系列化的产品族实例库，实现远程智能化快速定制设计。     

数控机床多领域建模与设计优化的研究及发展

分析了国内外多领域协同建模与仿真技术、多学科设计优化的研究现状及发展动态。介绍了3种多领域建模仿真方法,及最近发展起来的一种多学科设计优化方法——目标级联法。指出数控机床多学科设计发展趋势是将统一多领域建模语言（Modelica）、产品数据交换标准（STEP）、高层体系结构（HLA）以及目标级联分析法（ATC）等应用于数控机床多领域设计,研究数控机床的多领域协同建模、仿真与设计优化一体化技术。     

基于APDL参数化的汽车起重机车架结构分析

在进行系列化产品结构设计及其优化设计时,将参数化设计引入到有限元结构分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成结构分析过程,可优化产品结构、缩减产品设计周期。本文利用有限元分析软件ANSYS提供的APDL语言,实现了汽车起重机车架不同截面的有限元建模和分析的参数化,避免了大量重复的有限元建模与前、后处理操作,明显提高了产品设计效率。     

真空发生器的全流程CAD/CAE系统开发与应用

针对传统真空发生器研究存在的CAD/CAE数据转换精度损失和重复建模的问题,利用ANSYS Workbench平台开发面向真空发生器的全流程CAD/CAE系统,建立结构设计和仿真分析相关联的参数化模型,降低了模型的精度损失,避免了三维模型优化变更造成的重复建模问题,分析了真空发生器拉瓦尔喷管喉部直径、出口直径、扩张管直径、扩张段长度等结构参数对真空度的影响。结果表明:全流程CAD/CAE系统可实现“建模-仿真-修改-优化”的闭式循环,提高了仿真及优化的效率及可靠性。     

汽车乘员舱安全性与舒适性多学科设计优化

概念设计阶段汽车乘员舱的安全性和舒适性设计是关键任务,两者具有耦合效应,将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中实现两个学科的并行设计。针对某款车的乘员舱布置,在该车100%正面碰撞试验基础上,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性;同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中,避免了传统设计方法对安全性和舒适性的单独优化,实现了两个学科的并行设计,缩短了开发周期,最大化了乘员舱的整体性能。为提高计算效率,通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。结果表明,该方法在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性,在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性。