智能产品模型的数据组织结构研究与应用

基于复杂系统集成设计环境,构建智能产品模型的数据组织结构,并应用于某卫星概念设计实例中。该模型由结构、功能和行为组成的产品模型,以及环境变量组成。用结构模型、功能模型描述产品全生命周期不同阶段产品的一般信息;行为模型是某个状态点上产品对环境的反应,由这三个模型组成的产品状态模型表征智能产品模型的静态特性;而环境变量表达产品全生命周期不同阶段产品信息之间的联系,是产品信息的发展进程,表达智能产品模型的动态特性。     

集成产品元模型分析及其应用研究

针对产品数据管理中的产品模型合理性问题,首先分析了集成产品元模型的特点及其合理性,提出了判定一个PDM系统的产品模型是否符合集成产品元模型的判定标准。进而分析了当今主流PDM系统Windchill9.0 PDMlink和Teamcenter Engineering缺省产品模型的特点及其优点,并借鉴集成产品元模型理论、利用两者提供的定制工具对各自的缺省产品模型进行了改进。最后以夹具作为简单实例,展示了集成产品元模型中其虚拟产品结构及在PDM系统中的实现。     

产品全生命周期中面向客户服务的产品模型

将产品全生命周期划分为需求分析、概念设计、工程设计、加工制造、服务支持五个阶段,按照所划分的阶段,提出包括产品需求分析模型、概念模型、设计模型、制造模型和服务支持模型的体系框架,同时研究了各阶段模型之间的转换、集成、互操作方法。在此基础上,重点对产品生命周期中的产品服务支持阶段的模型进行了描述,提出了产品服务支持阶段的模型包括产品服务模型和客户信息模型,研究了从产品的其他阶段模型转化和构成产品服务模型的方法。     

基于集成模型的产品快速设计系统研究

为了加快产品的设计周期,研究并提出了基于集成模型的产品快速设计方法.产品集成模型主要由产品功能原理模型、产品分析模型和产品结构模型3部分组成,分别描述产品方案设计、产品性能信息和结构信息,并通过数据和产品设计知识将这3个模型集成起来,形成产品集成模型,用于实现产品的快速设计.研究了基于集成模型的产品快速设计系统的框架.将该方法应用于混凝土搅拌站设计中,提高了混凝土搅拌站设计质量,缩短了混凝土搅拌站设计周期.     

集成化产品信息模型建模方法研究

从产品整个生命周期的角度 ,针对在产品信息建模领域提出来的集成化产品信息模型进行研究 ,提出面向机械产品模型的集成化产品信息模型的完整定义、模型框架及具体数据内容 ,并分析各个子模型之间的集成关系     

集成框架下基于产品模型数据交换标准的注塑模信息模型研究

在分析了先进制造技术之后,指出实现先进制造技术的关键之一为信息集成,而建立统一的产品模型正是信息集成的基础,认为基于产品模型数据交换标准技术可以满足集成化系统对产品建模的需要,为此,提出了一个基于产品模型数据交换标准的注塑模产品模型,该模型分为总体信息模型、主特征模型、结构信息模型和辅助信息模型。它采用产品模型数据交换标准推荐的层次结构,覆盖产品全生命周期活动,各模型间通过引用和参考实现信息共享,从而使以此开发的系统做到真正意义上的集成。     

面向协同产品开发链的集成产品信息建模研究

协同产品开发链是大批量定制环境下的分布式产品开发网络。当前许多产品建模方法没有考虑到当前大批量定制的生产环境以及协同产品开发过程对产品模型的要求,具有一定的局限性。为此介绍了协同产品开发链及其工作模式,并对当前的主要产品建模技术进行了回顾,分析了协同产品开发链的内涵及其对产品模型的要求。产品开发链成员之间进行协同开发的关键是产品配置模型,讨论了面向协同开发的集成产品信息模型及模型的主要内容,并分析了产品配置模型在开发链产品模型中的作用,此外还介绍了集成产品模型的功能结构和逻辑结构。     

基于三维模型的产品模块化配置方法

针对产品配置模型和配置求解过程在三维信息表达和同步可视化展现上的需求,将三维建模与设计技术引入到产品配置中,提出一种基于三维模型的产品模块化配置方法。分析了基于三维模型的产品配置工作原理,给出了综合产品模型、多层级三维骨架模型和产品三维配置模型的定义与形式化表达,并以此为基础构建了详细的产品配置流程,开发了计算机辅助的基于三维模型的产品模块化配置原型系统,采用单立柱有轨巷道堆垛机对配置方法进行了验证。     

机械产品模型的研究与评述

讨论了产品模型及其研究状况,比较及评述了计算机对产品表达的几种主要模型:几何模型、特征模型和适应于智能制造环境的产品模型,并给出了在开发产品建模系统方面的几个原则。     

产品全生命周期信息模型研究

为了建立完整、可重用、高度一致的产品全生命周期信息模型,提出了一种产品全生命周期模型的体系框架。该框架由面向产品生命周期的过程模型、扩展企业资源模型和产品信息模型组成。重点对组成产品生命周期的需求分析阶段、概念设计阶段、工程设计阶段、产品制造阶段及产品支持服务阶段各模型的组成、表达及其各阶段模型的演化过程进行了研究。在此基础上,提出了基于应用层、服务层和数据层的3层信息体系结构的产品全生命周期信息集成框架,支持网络环境中产品数据分布式互操作。     

电动葫芦门式起重机动力学结构优化设计

采用 ANSYS 软件的二次开发语言,建立了门式起重机的有限元模型,对其模型进行静态和动态分析,得到起重机的变形、应力强度和模态固有频率。以起重机整体结构为研究对象,以起重机整体质量最小和起重机的模态固有频率在满足条件的情况下最大为优化目标,对起重机的结构参数进行优化设计。优化结果表明,在满足约束条件的情况下,起重机的整体质量可以降低21.6%,模态固有频率也能够满足起重机要求,降低了起重机的制造成本,改善了起重机工作性能。     

基于模糊优选模型的桥式起重机节能评价

根据桥式起重机在“全生命周期”中的能耗状况,提出了桥式起重机节能评价指标体系,运用粗集理论知识对桥式起重机节能评价指标体系进行指标约简,约简后得到优化的桥式起重机节能指标体系并求得各指标权重。运用模糊优选理论建立桥式起重机节能评价模型,利用该模型对桥式起重机的能耗进行评价。选取5个不同设计、不同材料的桥式起重机,对其能耗优劣进行计算和分析,得到桥式起重机节能最优的设计,同时为桥式起重机设计制造提供参考意见。     

Working time optimal planning of construction site served by a single tower crane

We present a method for optimizing the layout of single tower crane and supply material locations. The crane is treated as a robot with multi degrees-of-freedom and the displacement of each joint is expressed as a cubic spline. A mathematical model is developed to generate working time optimized crane operations. Both kinematics and dynamic models are presented to describe the crane motion requirements and limitations. The constraints imposed on crane velocity, acceleration, jerk and power are considered in order to provide efficient planning and scheduling of crane operations, as well as improving the general performance and safety aspects of the crane. Solutions of the presented problem are composed of continuous and discrete variables. The continuous variables are obtained by solving the nonlinear optimization model using the NAG optimization toolbox. On the other hand, a simulated annealing algorithm is developed to obtain the discrete variables. To demonstrate the feasibility of the presented method, numerical examples have been tested and compared with other crane optimal planning methods.

     

7500t浮式起重机金属结构的动态优化设计

采用动态子结构方法在有限元平台上建立了7 500t浮式起重机的动力学模型,应用动态分层优化方法进行整体层和局部层的动态优化.在整体层,实现整体结构的尺寸参数优化,提高臂架在起升平面内弯曲模态的固有频率;在局部层,实现关键子结构的截面参数优化,改善关键子结构的动刚度.通过动态优化设计,有效改善了7 500t浮式起重机金属结构的动态特性,提高了其主要模态的动刚度.     

桥式起重机桥架结构参数优化

介绍了基于系统分析的双梁桥式起重机桥架结构优化设计方法。在对主、端梁进行全面受力分析的基础上建立了桥式起重机桥架结构的优化数学模型，采用MATLAB进行优化处理，最终得到满意的结果。     

浮吊臂架的支管连接部结构优化设计

起重臂架是浮吊施工作业的重要执行机构,其设计优劣对于整个结构的安全性和可靠性具有重要意义。针对万吨级浮吊研发项目中12 000 t起吊质量对臂架结构的重载荷要求,利用有限元分析了支管连接部的结构强度,从增大支管直径、壁厚,添加臂架箱型梁内部隔板等3个方面来优化结构设计,最终得到了既满足强度要求,又尽量减少臂架增重的设计方案。     

基于多目标遗传算法的汽车起重机回转支承螺栓组联接优化设计

基于汽车起重机回转支承螺栓组的设计特点,建立了解决该类问题的螺栓组布局方案和非线性约束多目标优化数学模型。采用NSGA-II算法,对连接螺栓布置、设计参数进行了优化,验证了多目标优化模型的正确性和实用性,并实现了多方案设计,为螺栓的优化设计与决策奠定了基础,为杜绝螺栓疲劳断裂的安全隐患提供了解决方案。     

基于混合离散变量法的箱形伸缩式吊臂优化设计

结合混合离散变量优化设计理论,归纳出用于轮式起重机箱形伸缩吊臂优化的数学模型,并应用该模型与相关程序对Q2-16型汽车起重机的3节吊臂进行优化计算。研究表明,该算法计算快捷、可靠,且优化结果不必圆整即为可行的设计方案,避免了按连续变量优化后圆整导致的非真正最优解或不可行解的情况。     

基于Matlab/Simscape的汽车起重机变幅机构的优化与仿真

以QY100型汽车起重机变幅系统为研究对象,运用Matlab对其三铰点的位置进行了优化。根据优化结果,利用Simscape工具箱中的Simmechanics和Simhydraulics模块集建立了汽车起重机变幅系统的机械、液压联合仿真模型。仿真结果直观地反映了起重机变幅机构起升过程中的动态特性,验证了优化的合理性,为实际产品设计提供了参考依据。     

虚拟技术在汽车起重机变幅机构设计中的应用

以QY20汽车起重机为研究对象,利用ADAMS软件建立了QY20汽车起重机变幅机构的虚拟样机,并对汽车起重机变幅机构的工作过程进行仿真,获得了变幅油缸中变幅力随时间变化的曲线.据此,以变幅过程中变幅油缸负载力波动值最小为目标,对变幅机构三铰点位置进行了优化.结果表明,优化后的铰点位置改善了变幅油缸活塞杆与吊臂相连铰点的受力状况,减少了对变幅液压系统的压力冲击.