面向锻造操作机系统的设计与仿真支撑平台

锻造操作机系统是机电液一体化复杂系统,计算机设计与仿真技术是此类复杂产品研发的核心技术。针对操作机的特点,提出一种面向操作机系统的设计与仿真平台,详细阐述该平台的体系结构、协同设计子系统和协同仿真子系统的功能结构。在协同设计中,采用分区分层的组织模式和对设计中的关系进行分类定义和管理的方法,解决耦合复杂性问题。在协同仿真中,针对异构仿真模型与高层体系架构(High level architecture,HLA)的不兼容问题,提出基于HLA代理模型的适配器封装和转换技术,提高模型的重用度;在操作机锻压过程仿真耗时问题方面,提出基于案例推理的智能模型,提高仿真效率;以操作机锻压过程为例开展协同仿真试验,展示了协同仿真的逼真度和仿真平台的有效性。该平台有助于锻造操作机系统虚拟样机的构建,为操作机的快速设计、降低成本以及特性分析等提供有力的支持。     

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。     

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。     

复杂产品的协同设计与仿真

产品复杂性的日益增加,对仿真技术提出了更高的要求.协同仿真可以为复杂产品的设计评估提供全面支持.本文从复杂产品设计需求出发,讨论了多领域协同仿真技术的特点和实现方式,重点分析了遵循HLA规范的协同仿真模式,并进一步研究了基于多领域协同仿真的复杂产品设计及其关键技术.最后,结合工程实际介绍了协同仿真技术的实际应用.     

基于ADAMS协同仿真技术的研究与实现

根据协同仿真技术的实现方法,找到了适合中小企业的产品开发模式——基于接口的多学科协同仿真模式,以YZ18JA型振动压路机振动机构为例,利用ADAMS及其Hydraulics模块,在同一界面下创新性的实现了机械系统和液压系统的协同仿真。     

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。     

面向广域网环境的协同仿真平台的设计与实现

现有的协同仿真方法与支撑平台在仿真模型分布性、建模与仿真的松耦合性,以及仿真运行快速构建等方面还存在许多不足.为此,提出了广域网环境下的协同建模仿真平台框架.通过服务封装组件和联邦运行组件来实现协同仿真系统的模块化设计与快速组建.分析了两种组件的运行管理和优化机制,以组件概念模型空间与支持结构对象空间的映射方法,实现组件的生成和重用.开发了广域网环境下基于组件的多学科协同建模仿真平台,运行了协同仿真工程实例.实验结果表明,组件方法支持快速的仿真系统组建和模型重用,广域网下的协同仿真平台具有良好的仿真分析效果.     

科研开发协同仿真平台在电控共轨燃油喷射系统中的应用

复杂系统常涉及机械、电子、控制、计算机等不同学科，系统组成呈分布式、交互的特点．源于这种工程需求的协同仿真技术是随着计算机环境协作能力的提高和仿真方法论的进步而发展起来的先进系统仿真技术。要实现协同仿真需有实现协同仿真所必须的协同仿真支撑环境，科研开发协同仿真平台以安世亚太精益研发平台PERA的协同仿真子系统为支撑，     

虚拟样机工程中多学科模型的描述与集成

为解决虚拟样机工程中多学科产品模型的重用与互操作问题,提出了一种协同建模仿真框架及其相应的模型描述方法。在此基础之上,构建了一个原型系统,并对某列车的倾摆机构进行了多学科协同仿真验证分析。分析结果表明,分布式的多学科协同仿真分析,还原了实际产品的学科间的真实交互过程,保证了产品设计质量,提高了产品设计效率,为虚拟样机工程提供了一个新的构建途径。     

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。     

Novel models and algorithms of load balancing for variable-structured collaborative simulation under HLA/RTI

High level architecture(HLA) is the open standard in the collaborative simulation field. Scholars have been paying close attention to theoretical research on and engineering applications of collaborative simulation based on HLA/RTI, which extends HLA in various aspects like functionality and efficiency. However, related study on the load balancing problem of HLA collaborative simulation is insufficient. Without load balancing, collaborative simulation under HLA/RTI may encounter performance reduction or even fatal errors. In this paper, load balancing is further divided into static problems and dynamic problems. A multi-objective model is established and the randomness of model parameters is taken into consideration for static load balancing, which makes the model more credible. The Monte Carlo based optimization algorithm(MCOA) is excogitated to gain static load balance. For dynamic load balancing, a new type of dynamic load balancing problem is put forward with regards to the variable-structured collaborative simulation under HLA/RTI. In order to minimize the influence against the running collaborative simulation, the ordinal optimization based algorithm(OOA) is devised to shorten the optimization time. Furthermore, the two algorithms are adopted in simulation experiments of different scenarios, which demonstrate their effectiveness and efficiency. An engineering experiment about collaborative simulation under HLA/RTI of high speed electricity multiple units(EMU) is also conducted to indentify credibility of the proposed models and supportive utility of MCOA and OOA to practical engineering systems. The proposed research ensures compatibility of traditional HLA, enhances the ability for assigning simulation loads onto computing units both statically and dynamically, improves the performance of collaborative simulation system and makes full use of the hardware resources.     

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。     

Investigation on contact parameters in cold rotary forging using a 3D FE method

Cold rotary forging is an advanced but very complicated metal plastic forming technology with continuous local plastic deformation. Investigating the contact parameters between the contact interactions has a great importance to improve the contact performance. This paper is aimed to utilize the finite element (FE) method to study the contact parameters in a complex continuous local forming technology of cold rotary forging. For this purpose, a reasonable 3D elastic–plastic dynamic explicit FE model of cold rotary forging of 20CrMnTi alloy is developed using the FE software ABAQUS/Explicit. Based on this valid 3D FE model, some important contact parameters, such as the contact pressure, contact slip rate, contact slip distance, and contact force, are numerically examined in detail. The results of this research help to better understand the complicated contact mechanisms in cold rotary forging.     

基于ADAMS的锻造操作机动力学仿真及优化设计

基于三维实体建模软件Pro/E和动力学分析软件ADAMS,建立了某型5自由度锻造操作机的虚拟样机模型,并进行了动力学仿真分析及结构优化设计。该方法为锻造操作机的设计提供了一条有效途径。     

面向装配的虚拟协同设计环境研究与实现

为解决网络化异地协同设计过程中实时三维虚拟模型交换和协同设计行为语义传输等问题,以及建立支持实时协同操作动态响应和动态虚拟模型加载的虚拟协同设计环境,通过对协同设计理论、基于虚拟模型的协同设计和虚拟装配进行研究,提出了面向装配的虚拟协同设计环境(VCDEFA),给出了VCDEFA的概念和特征,建立了六层体系结构和功能模型。在原型系统的设计实现过程中,采用了从Pro／E系统中获取虚拟模型;在保证协同设计数据一致性中,采用了数字增量网络传输技术和集中统一管理;在网络通信中,采用了动态可变长报文控制技术。原型系统的实现表明,该体系结构具有良好的实用性,能够满足网络化协同虚拟设计的需求。     

曲轴NTR弯曲镦锻物理模拟系统相似性分析

分析了曲轴NTR弯曲镦锻物理模拟系统与原型系统的几何相似性、运动学相似性与动力学相似性。根据相似定理,两系统几何条件与运动学条件可以实现精确相似,并能在相关性水平α=0.05的情况下实现动力学近似相似。基于此物理模拟系统,以42CrMo钢6G32曲轴为原型,采用铅轴坯进行NTR弯曲镦锻物理模拟试验,所得锻件出现了曲轴原型系统模锻工艺中容易产生的塌角与飞边现象,且主体结构尺寸与原型锻件设计尺寸之间符合系统几何相似常数,系统传感器记录的模具成形载荷数据与预期变化趋势吻合。     

液压机械传动多领域虚拟样机集成与协同仿真

利用Pro／E、ADAMS、EASY5三种软件建立了液机械无级传动系统各子系统模型,完成了ADAMS／EASY5接口变量设计,将各子模型集成为ADAMS／EASY5协同仿真虚拟样机动力学模型。对液压机械无级传动系统纯液压段进行了协同仿真分析,得到了动力传动系统的动态特性曲线。本文的研究结论将为涉及多学科的液压机械无级传动系统的设计过程提供强大的支持,为其应用提供重要的理论依据。     

CAE技术在发动机开发中的应用

在发动机开发中借助CAE,如多体动力学模拟仿真、热力学、振动学分析等,能够解决发动机中疲劳破坏、功率和油耗大、振动和噪声使发动机品质下降等问题,也能够避免传统发动机研发过程中仅仅靠参考国外同类型样机,依赖工程设计人员的主观经验,经过大量盲目试验与测试的缺点。通过在某发动机开发中使用CAE软件BOOST、ABAQUS、FIRE等的实例来说明CAE技术在发动机开发中越来越重要。