Web的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术

虚拟样机多学科协同设计与仿真平台是虚拟样机支撑环境的重要组成部分，在航空、航天、造船、汽车等复杂产品虚拟样机开发中有着广泛的应用。通过对虚拟样机开发环境中多领域建模与仿真技术的需求分析，研究了协同设计与仿真平台的系统构成、关键技术和实现方案，支持跨平台和网络环境下对各设计与仿真工具之间的数据共享和各类工具的应用集成，并开发了基于Web的原型系统。通过初步应用实践，表明该系统能有效地支持复杂产品虚拟样机的协同开发。     

复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台

为了将建模 /仿真 /项目管理技术协同、集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期 ,构建了复杂系统虚拟样机协同建模 /仿真 /项目管理支撑平台。该平台建立在Windows操作系统、TCP/IP网络协议、商用关系数据库以及支持异地协同及仿真资源共享的仿真网格基础上 ,支持复杂系统设计目标下各分系统的协同建模与仿真。该平台的四层结构分别为技术支持层、角色 /权限管理层、功能驱动层和用户界面层。文章还对系统设计、开发与应用过程中的各类数据、模型、工具、人员以及过程进行管理与优化 ,并对各层次的功能设计、实现方案以及研究现状进行了具体说明。该平台可为产品的全生命周期设计和评估提供支持 ,达到降低成本、提高效率的目的     

复杂产品协同制造支撑环境技术的研究

简要描述了复杂产品协同制造支撑平台的系统组成、系统集成技术及其主要技术特点。重点介绍了目前自行开发成功并初步应用的多学科复杂产品虚拟样机工程支撑平台及其关键部件。该平台的新技术包括：①基于多约束条件下项目进度管理与优化为核心的项目管理技术，支持复杂产品虚拟样机工程全生命周期的管理与开发；②基于HLA／XML／Web中间件技术的多学科领域CAx／DFx工具集成方案；③符合OMG／MDA体系结构、面向组件技术、面向多学科领域的复杂产品虚拟样机高层建模语言；④基于组件技术、元模型技术、状态机理论的多学科虚拟样机协同建模与协同仿真；⑤基于HLA／VR／GIS的2D／3D可视化；⑥基于PDM技术、XML规范，面向服务的模型库管理系统；⑦基于仿真组件模型的虚拟样机仿真模型快速组装。     

多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括：①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。     

数据交换在协同设计与仿真中的应用研究

基于虚拟样机技术,探讨了协同设计与仿真的实现过程,提出利用现有成熟软件之间的数据交换实现协同设计与仿真分析的方法,并建立了快捷有效的CAD/CAE协同设计与仿真的数据交换平台,有利于提高虚拟样机产品整机系统性能。     

仿真网格中协同建模网格服务研究及实现

为了将建模/仿真/项目管理技术协同,集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期,给出了仿真网格原型系统体系结构.介绍了六类典型协同建模网格服务及其应用门户的实现方案及应用方式,实现了协同建模环境中计算资源、模型资源、数据资源的共享,以及多媒体研讨厅环境和二维/三维可视化功能的网格化集成,以此支持基于广域网的复杂产品虚拟样机协同设计过程.该原型系统已在有关项目中得到应用验证.     

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要，在单学科仿真建模的基础上，进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例，利用ADAMS／Controls模块，将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接，建立连杆一关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型，并进行协同仿真运行，表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。     

面向复杂产品的可重构虚拟样机技术研究

针对复杂产品基于已有知识实现快速设计问题,对产品设计、分析仿真和协同优化过程中模型和知识的重用进行了深入分析,提出了支持新产品开发的可重构虚拟样机构建方法.通过对复杂产品虚拟样机技术分析,研究了可重构虚拟样机的构建过程和建模方法,建立了可重构虚拟样机的基本类图、活动图和映射关系图;在新产品设计过程中参数驱动可重构虚拟样机模型,实现新产品的快速设计和分析及优化.最后,以锤式破碎机主轴为例,实现了可重构虚拟样机的应用,证明了该技术对复杂产品的快速设计具有重要意义.     

复杂产品多学科虚拟样机顶层建模语言研究

为了在复杂产品虚拟样机开发过程的不同阶段，以及在工具和部门之间更加准确地描述系统的顶层模型，提出了一种描述多学科虚拟样机顶层系统结构、行为和内部相互关系的系统顶层建模语言。在顶层建模语言中，把系统模型划分为静态结构模型和动态行为模型。为了顶层建模语言的扩展，定义了顶层建模的统一建模语言特征；采用基于可扩展标记语言的数据交换格式，规范顶层建模在不同工具间的信息传递；顶层建模语言遵从模型驱动体系结构的思想，从面向编程平台、通信平台和工具平台映射成为模型的实现。简要介绍了顶层建模语言的实现工具——顶层建模集成开发环境。最后，给出了计算机生成的武装兵力系统的例子，说明了顶层建模语言对复杂产品虚拟样机建模的有效性。     

铁路机车车辆虚拟样机数据协调关键技术研究

铁路机车车辆虚拟机机系统为产品设计和生产过程的优化提供了集成的建模和仿真环境。该系统的关键环节在于实现分析数据的协调与集成。为支持开发环境中不同领域、分布、异构的仿真系统间的数据共享，提高仿真平台的可扩展性和灵活性，按数据产生的先后，提出了产品模型数据的分层框架，并研究了每一数据层中关键问题的解决方法。初步实践表明，基于上述研究的虚拟样机系统能有效地支持铁路机车车辆产品的开发。     

复杂产品协同仿真平台的研究与实现

支持多领域协同CAx/DFx技术的协同仿真技术是当前复杂产品设计分析中的一个研究热点，本文主要研究基于先进分布仿真技术，支持多领域协同CAx/DFx技术开发的协同仿真平台，并给出了一个基于多领域协同仿真的复杂产品设计，分析应用案例，初步实践表明协同仿真平台支持异地分布建模，协同仿真，支持不同领域仿真分析工具的集成与互操作，解决了复杂产品设计中多领域协同仿真分析问题。     

虚拟样机技术的发展及应用

虚拟样机技术是一项复杂的系统工程。讨论了虚拟样机技术的内涵,分析了其对制造业的影响,研究了虚拟样机的关键技术:系统总体技术、建模技术、协同仿真技术及支撑环境技术,介绍了虚拟样机技术在国内外的发展和应用状况。     

支持复杂产品设计的协同仿真平台研究

针对复杂产品设计过程中涉及不同领域、分布、异构仿真工具的特点 ,提出了支持复杂产品设计的以PDM为支撑系统 ,支持高层体系结构标准 ,支持分布的多领域协同仿真的协同仿真平台的体系结构 ,具体说明了协同仿真建模、协同仿真运行管理器和动态数据采集等关键技术的实现     

基于虚拟样机技术的无级变速器设计与研究

无级变速器(CVT)能够在一定范围内连续实现速度改变,适用范围宽,应用前景广。利用虚拟样机技术实现无级变速器的设计与研发,具有研发周期短,成本低,并且能够实现产品全生命周期管理。通过在多体系统优化仿真软件RecurDyn中建立CVT虚拟样机模型进行运动学和动力学分析和仿真,全面了解CVT各方面性能,并将仿真结果与理论计算结果对比,从而证明虚拟样机技术的可行性和先进性,并具有很大的推广价值。     

网格环境下复杂产品概念设计技术研究

在研究分布式协同产品概念设计系统的基础上，将网格技术、代理和可扩展标记语言技术相融合，以解决分布式环境下多领域设计的协作、模型数据的集成和共享等问题，提高了产品概念设计系统的鲁棒性和问题求解的有效性。从复杂产品概念设计的过程，分析了系统的需求，建立了基于网格服务的复杂产品概念设计系统，阐明了系统的组织结构、通信方式、工作原理和工作流程，给出了产品概念设计支撑平台中涉及的机械、电子、控制和软件等领域的智能代理的统一描述，构建了一个支持分布、异构的多领域协同工作的产品概念设计支撑平台，展望了概念设计技术在仿真系统中的进一步应用。     

吊管机配重装置优化设计平台的开发

基于多刚体动力学理论和虚拟样机技术,采用ADAMS软件提供的二次开发工具和语言定制工具,对吊管机配重装置的优化设计平台进行了开发研究。该平台以菜单和对话框为人机交互界面,建立配重装置的动力学模型,实现了在ADAMS中模型的参数化、仿真和优化设计,以及根据后处理对话框方便地查看各种结果曲线。     

推土机保障虚拟训练系统的设计与实现

在分析推土机结构性能特点的基础上,基于模块化的设计思想,依据系统功能需求,构建保障训练系统平台.研究了推土机保障虚拟训练平台和维修仿真的实现过程,包括虚拟样机建立、保障任务科目规划、维修知识数据库构建及交互控制方法设计等内容,结合训练应用的实际需要,开发了一种推土机保障虚拟训练系统.结果表明该系统对课程设计和教学应用有良好的指导意义和实用价值.     

A distributed product development architecture for engineering collaborations across ubiquitous virtual enterprises

In order to use high-fidelity analysis and design tools at the design stage, designers need to communicate with domain experts and their tools, which may be geographically dispersed over heterogeneous computing platforms. However, technical difficulties and ontological issues such as distributed computing, application integration, and distributed product information sharing impede the collaborative product development. This paper presents a distributed product development architecture for engineering collaborations across ubiquitous virtual enterprises. It provides an integrated framework for product development services to effectively communicate to realize true engineering application integration. The focus of this paper is to address three key issues. One is concerned with product information sharing and synchronization across virtual enterprises. Another is concerned with federations of product development services over the collaborative process. The third is related to the engineering context management using semantic web for providing more human-oriented collaborations services. A case study for developing a mobile phone is shown to validate the implementation of the proposed approach, which gives a great deal of possibilities for supporting a rich set of product development scenarios in ubiquitous environments.     

车辆行星传动系统虚拟样机技术研究与实践

为了提高车辆传动系统的设计水平，结合多体动力学仿真及分析的理论，阐述了基于动力学虚拟样机技术的车辆传动系统的设计方法。以ADAMS为平台，结合Unigraphics中的三维模型，建立了某车辆行星传动系统动力学虚拟样机，并进行了仿真计算和结果分析。获得了该传动系统的重要性能参数，并就影响传动系统的性能和寿命的相关参数进行了分析，为同类产品的改进设计提供依据。     

面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术研究

针对目前多学科虚拟样机协同仿真应用中面临的多学科交互协同能力差、资源动态调度分配难、系统容错能力和柔性差、动态资源可重用性差、规模易受限制等问题，首先提出了一种新的解决途径——构建仿真网格，进而较为详细地介绍了面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术的部分研究成果，最后，介绍了典型的应用案例，并给出了结论和下一步的工作展望。