基于虚拟现实的动态设计与仿真

该文首先介绍了虚拟现实和动态设计的概念及特点，说明了将二者结合的必要性与可靠性。然后阐述了其基本实现思想和体系框架，具体建立了虚拟环境模型，提出了大批量数据存取及图形表示方法以及驾驭式系统的跟踪与控制过程等。最后以浸水圆柱壳结构优化设计为例说明了虚拟现实与动态设计结合的可行性。     

一种基于证据理论的稳健设计方法

提出了基于证据理论同时处理随机不确定性与认知不确定性的稳健设计方法。通过对随机不确定性参数的概率密度进行证据结构化,建立了随机与认知不确定性参数的统一量化和传播框架,构建了基于证据结构响应均值与变差的稳健设计准则。实例研究表明所提方法可行有效。     

一种权值约束的精确配准算法

针对数据与模型的精确配准问题,提出一种权值约束的配准算法,通过对配准点施加不同的权值,利用权值约束保证模型重要区域的配准精度.首先,论文基于经典配准模型,引入权重因子,建立了改进的权值约束的配准模型.针对配准模型的求解问题,通过对现有SVD-ICP算法进行适应性改进,提出并研究了带权SVD-ICP(wSVD-ICP)算法,重点推导了基于wSVD算法求解旋转矩阵R和平移矩阵T的过程.最后,论文利用仿真数据和实测数据对配准模型进行了验证;计算结果表明,论文所提算法通过对精度要求较高区域分配高权值进行约束,可有效提升该局部区域的配准精度;同时,可在一定程度上改进整体配准精度和效率.     

基于虚拟环境的驾驭式动态设计

提出了基于虚拟环境的驾驭式动态设计方法。该方法使得结构动态设计过程的各个阶段都成为一个包括设计人员和虚拟环境在内的回路,既可以将设计过程及时全面地展示给设计人员,又能够让设计人员方便地对设计过程进行驾驭,充分发挥其经验和创造力。在探讨了该方法的基本思想之后,着重研究了相应的关键技术和系统实现。在此基础上,用一个浸水旋转壳的动态设计过程证明了该方法具有可视化程度高、便于驾驭等优点。     

火箭弹尾翼结构的Isight／ANSYS优化设计

为减轻火箭弹尾翼在结构性能约束下的质量,对其结构设计参数进行了优化。对尾翼的载荷分布、结构特性进行了分析,并利用ANSYS软件APDL语言建立了有限元分析的参数化模型。选取质量最小为目标函数,翼根厚度、翼梢厚度和安装位置为设计变量,强度和刚度为约束条件,建立了结构优化模型。基于应力准则法及直接搜索策略,通过Isight集成ANSYS软件对尾翼结构进行了优化设计。通过典型实例的仿真表明：尾翼减重效果明显、方法有效。     

分析输液曲管振动和稳定性的有限元法

考虑流体与曲管的相互作用,利用虚功原理导出了输液曲管振动问题的有限元格式。为了提高精度,文中还提出了一个具有７自由度的特殊由管元。对于自激振动问题,通过特征值求解,求出了输液曲管发生颤振失稳时的临界流速。对于动力响应问题,通过引入伴随系统实现方程的解耦,可把输液曲管这类非经典系统化成单自由度问题求解。实例表明提出的单元形式有很好的精度。     

一类装填布局问题的半自动求解方案

将知识推理、人机交互和优化技术应用于装填布局问题,提出了一种半自动布局方案.该方案首先通过知识推理来确定待布组件的装填顺序和初步位置,在此基础上利用人机交互手段进行初步的空间规划,最后利用遗传算法对布局方案进行性能优化.     

多工况条件下土石方机械铲斗斗齿的优化设计

根据斗齿的受载情况和结构特点，提出了斗齿结构优化的求解策略，齿座以降低重量为主，齿尖以降低应力为主，因此，对斗齿齿座部分进行尺寸优化，对齿尖部分进行形状优化。最后进行了斗齿结构优化的实例计算，算例表明，通过结构优化设计，可以使斗齿重量减轻，在施工中阻力减小，从而使其耐磨性和使用寿命提高，成本降低。     

旋转壳—流体耦合系统频率响应的动态设计

基于流固耦合理论,对浸水旋转壳频率响应的动态设计进行了比较全面的研究。针对动态设计中动力学重分析计算量大的问题,在对旋转壳－流体耦合系统进行动力学建模时,对于旋转壳,根据其结构特点引入了既能保证计算精度又能大大提高计算效率的有限条法;对于流场,则采用边界元法来解决无限域问题和提高计算效率;然后利用凝聚降阶减小计算量,通过一种改进的模态迭加技术获得系统响应。计算结构动力响应及其灵敏度时,将灵敏度分析方法与动力响应计算方法相结合,得到动态灵敏度分析的快速算法。采用多目标优化方法,以重量、响应作为设计目标,对旋转壳结构进行了动力优化设计。计算实例表明,本文方法有效,并满足工程需要。     

含有柔性电缆的复杂系统装配仿真

将装配单元划分为“刚性组件”和“柔性电缆”,从装配对象建模、装配工艺规划和装配过程模拟三个方面对复杂系统的装配仿真方法进行系统的研究。首先,根据刚性组件和柔性电缆的不同特点,给出相应的建模方法,即针对刚性组件的CAD三维建模方法和针对柔性电缆的虚拟布线方法;然后,将装配过程视为拆卸过程的逆过程,提出含有柔性电缆的复杂系统的装配工艺规划方法,其中考虑了电缆形变过程及相应的模拟方法;最后,以装配工艺为基础对仿真对象进行装配仿真。实例表明,所提出的方法可以用于含有柔性电缆的复杂系统装配仿真。