民用涡扇发动机总体多学科设计优化研究

为了在概念设计阶段充分考虑各学科间的耦合和平衡各指标间的冲突,以某型民用大涵道比涡扇发动机为研究对象,基于协同优化策略构建了发动机总体多学科设计优化平台,该平台集成了热力循环分析、尺寸/质量估算、轮挡燃油估算、污染物排放估算、整机噪声估算以及部件气动和结构强度分析等多个模块。采用非支配排序遗传算法进行了发动机总体方案多目标优化研究。计算结果表明：涵道比和涡轮进口温度对轮挡燃油和整机质量的影响较大,后两者在Pareto解中呈近似二次曲线式的分布规律。     

车身结构概念设计集成系统的实现

为了弥补车身在概念设计阶段所产生的缺陷,提出了集车身几何建模、分析、优化于一体的集成设计系统VCD-ICAE.该系统支持"分析驱动设计"的新概念设计思想,以计算机辅助工程技术为核心,融合模板技术、参数化技术和优化技术,对车身结构慨念设计的整个过程进行有效的支持,能够自动、快速地建立参数化车身几何模型和有限元网格模型,准确、有效地进行车身强度和模态的计算和校核,并实现以车身总体性能为设计目标的参数优化和形状优化,为用户提供最优的产品设计方案.介绍了该软件的特点、功能和结构流程,以某车型为实例,验证了该软件的有效性.     

层次分析法在夹具概念设计优化中的应用

文章对夹具概念设计中的优化方法进行了研究.在夹具概念设计的优化过程中引入了层次分析法(AHP),在一系列优化指标的基础上,从多个可行性方案中优化出一个符合实际情况的最佳方案.     

基于多学科优化设计方法的航空电子设备应用研究

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科,多学科设计优化(MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法,是解决航空电子设备设计等复杂工程系统问题的有效手段.航空电子设备系统包含大量的学科和子系统,因此在设计过程中需要充分考虑各学科间的耦合效应.针对这一问题,提出了改进的单极优化方法为优化策略,以iSIGHT为平台构建了理想的设计环境.通过对电子设备中的典型结构印制板级模块进行了实例分析,验证了该优化设计方法集成复杂设计问题的可行性.     

基于各向正交惩罚材料密度法的汽车控制臂的优化设计

建立了以刚度最优值(最小柔顺性)为目标函数,体积约束作为约束条件,有限元单元的相对密度为设计变量的汽车控制臂结构拓扑优化模型,对多功能车上使用的A型控制臂结构在概念设计阶段进行了拓扑优化。优化过程中采用各向正交惩罚材料密度法(SIMP)理论建立数学模型,并应用优化准则算法求解数学模型,得到控制臂的概念设计优化模型,为结构详细设计阶段的形状优化和尺寸优化提供设计依据。从结构概念设计的结果知:优化设计过程较稳定、能有效满足概念设计的需要。     

链板级进模概念设计的CAD实现

级进模的概念设计体现了模具设计的战略思想,是级进模CAD系统开发的难点和关键技术.本文应用工程优化技术和模糊推理技术实现了链板级进模的概念设计,充分贯彻了基于工艺和并行设计思想.给出了基于工艺的优化排样建模方法、应用模糊推理技术对跳步排样方案实施模糊决策的CAD实现策略及其实现原理.     

客车概念设计中的结构优化有限元分析

以实例客车为对象,在客车车身结构概念设计阶段,建立以参数化几何模型为基础的有限元简化分析模型.以提高车身的扭转刚度、降低车身骨架的自重为目标,应用ANSYS软件,对早期结构方案进行了优化分析应用研究.研究表明,方法和结果完全可以用来进行早期结构分析和方案评价.     

钉扣机构的拓扑优化设计

介绍了钉扣机构的拓扑优化设计方法.通过对新产品功能的分解,提出了基于概念设计的机构方案,应用拓扑学理论对机构进行拓扑布局的优化与结构参数优化,取得创新设计最佳方案.通过基于遗传算法的钉扣机产品拓扑优化设计实例,验证了该设计方法在工程实际应用中的可行性和实用性.     

基于模糊多目标免疫算法的概念设计

针对概念设计中方案设计的组合优化问题,如何避免组合爆炸、快速有效地产生一些可行方案的难题,提出多模糊集代数和定理以及模糊集比较定理,根据产品功能与功能载体、功能载体与功能载体之间的相互关系,利用模糊集理论建立了产品模糊矩阵和模糊多目标优化数学模型,并根据免疫细胞进化原理提出一种有效的多目标免疫优化算法.以带式输送机的传动方案设计为例进行验证,试验结果显示这种方法能够快速产生可行方案集,实现方案的自动化设计.     

大客车车身骨架多学科协同优化设计

对某全承载大客车车身骨架结构进行包括轻量化、刚度、强度、振动模态和翻滚的多学科设计优化,以提高客车的综合性能.为克服客车翻滚分析的高度非线性带来的寻优困难,并解决结构有限元分析的低效问题,建立各学科的近似模型.首先建立大客车车身结构有限元模型,其中刚度、强度以及振动模态分析由Msc.Nastran完成,翻滚分析由显式动力学软件Ls-dyna完成.其次结合工艺要求和灵敏度分析结果,选择出各学科的设计变量,用优化的拉丁方方法完成试验设计.在此基础上,采用响应面方法建立各学科结构响应的近似模型.建立客车车身骨架结构的多学科优化模型,并用协同优化方法求解.结果显示,优化后的设计方案在轻量化、刚度、强度、模态振动和翻滚安全性方面均优于原设计方案.     

战术导弹方案设计智能优化系统的研究

为了快速获得导弹设计的优化方案,开发了一个战术导弹方案设计智能优化系统,并研究了推理机制、协同优化策略及优化算法库等关键技术。该系统首先通过基于人工智能技术的方案设计平台获取初始设计方案,然后在保障方案可行的前提下,采用基于响应面的的多学科优化设计方法获得若干个相对最优的设计方案,最后通过评价决策子系统从优化设计方案中选取满意方案。文中通过某型号飞航导弹的方案优化设计实例,验证了该智能优化原型系统的有效性。     

基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计

为解决液压集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题,提出了一种融合现代智能优化方法和虚拟设计技术的智能虚拟设计方法。该方法以虚拟设计环境为外壳,以智能优化算法为内核,以虚拟现实交互设备和智能优化算法的人机接口为渠道,构建液压集成块智能型虚拟设计系统。为便于设计,论述了智能虚拟设计方法中虚拟建模技术、基于人机结合遗传算法的优化设计技术、人机交互技术等关键性技术问题,并给出了系统的解决方案。最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和系统的可行性。     

机械产品概念设计方案生成技术研究及软件系统开发

概念设计方案生成被认为是产品概念设计中最为关键的技术。它是决定产品最终质量、市场竞争力以及企业获利最为重要的因素。本文基于公理化设计 (AxiomaticDesign)理论 ,讨论了机械产品概念设计方案生成的关键技术和实现策略 ,并介绍了相应的软件系统开发     

结构与公差同步设计的产品概念设计优化

为保证概念结构设计的可行性与经济性,提出了将公差设计研究提前到概念设计阶段的思想,并研究了其中的关键技术。首先基于一种结构不断生长的独特设计思路,建立了结构与公差同步设计的过程模型和相应的公差表示模型;然后研究了在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,给出了公差同步设计,并根据设计结果提出了概念设计优化的整体框架,实现了基于公差的概念设计优化;最后以活塞夹具设计为例,验证了本方法的有效性。     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的理论基础

为解决机械运动方案的设计问题,提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为功能载体,构建了状态特征矢量,并推导获得了状态方程;提取了状态矩阵内非零元素的运动特征值,讨论了对偶矢量及状态空间的相关性质,得到了状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,为应用状态空间方法实现方案设计的可计算自动求解提供了理论基础。     

供应商参与下的产品部件设计方案选择模型

研究了供应商参与下新产品部件设计方案的选择问题。通过引进综合表现度的概念来表征部件设计方案对成形产品顾客满意度的贡献。基于模糊综合评判、综合供应商的评价等级及备选方案的表现度,确定各设计方案的综合表现度。基于质量功能配置思想,建立了产品规划和部件规划质量屋。利用质量屋的信息和部件设计方案的综合表现度,建立了供应商参与下部件设计方案选择的组合优化模型。该模型考虑设计制造企业的成本约束,以产品部件组合方案的综合表现度最大为目标。以液晶显示器为实例,说明了模型的应用。     

多学科设计优化研究进展

多学科设计优化是一种基于学科分析和优化的集成的系统设计方法论,是解决航天器设计等复杂工程系统问题的有效手段。综述了多学科设计优化的研究进展及其在航天器设计中的应用。重点介绍了系统数学建模、分解与组织技术及多学科设计优化算法等关键技术,讨论了多学科设计优化目前存在的问题和发展趋势。     

Automatic design of machining fixtures: Conceptual design

Fixtures are used in many manufacturing operations. Owing to the great variety of parts and manufacturing operations, parts may have different sets of fixturing requirements and call for different design strategies. Although there are numerous possibilities for fixture designs, a few basic configurations are clearly identifiable. Based on the belief that it would be more promising to develop one design strategy for each type of fixture than to attempt to develop a general strategy for all types of fixtures, a three-stage design process has been proposed for automatic design of fixtures: conceptual, configuration, and detail design. This paper focuses on the conceptual design stage. A methodology is presented by which the part shape, part features, and cutting force field are analysed to generate conceptual designs of fixtures.     

导弹总体设计快速生成系统CASE库的构建

导弹总体方案的论证和总体设计过程是一个包含了对知识的继承、集成、重用、创新和管理的复杂过程。在产品数据管理(PDM)系统平台上，提出了基于知识的导弹总体设计快速生成系统CASE库的构建方法。在导弹总体设计的概念设计阶段，可以使用CASE库，根据导弹的战术技术要求和国内、外已有导弹型号，快速、方便地进行集成环境下的匹配设计。     

弹道导弹中段突防弹道设计与验证

针对中段多脉冲弹道规划及评价问题,提出了一种新的弹道设计及评价方法。借鉴轨迹规划中节点搜索及扩展的思想,将多脉冲弹道的脉冲点火点视为节点,建立了多脉冲机动变轨模型。基于该模型,对突防弹道进行了设计及优化。运用"博弈论"的思想,在考虑敌方防御系统的探测机理、性能及部署基础上将敌方预测弹道与实际弹道的差值作为评价函数,以尽量降低敌方预测弹道的精度。最后,设计了导弹突防效能地面验证平台以验证所设计弹道的突防效率与弹道评价方法的有效性。选取了一个例子进行分析及验证,结果表明:相比最省能量弹道,设计的导弹防御系统对突防弹道的预测误差提高了5到15倍,达到了100~300km,飞行时间缩短了8.53%,而且规划时间不到140s。实验显示本文提出的弹道设计方法,能够在很短时间内规划出一条突防概率很高的弹道。