基于Isight的机载电子设备多学科协同优化技术研究

针对机载电子设备提出了基于Isight的多学科协同优化设计方法,构建热-力协同优化流程,研究Isight与MSC.Patran、MSC.Nastran及Icepak的集成方法。并应用这一协同优化方法完成了对电子设备模块的优化设计,研究结果表明,基于Isight的电子设备协同优化设计方法是可行的,能够得到令设计人员满意的机载电子设备优化方案。     

给定运动轨迹的连杆机构新型设计方法

对于基于给定运动轨迹的连杆机构的设计,传统方法设计繁琐、设计周期长。在给定连杆上某点的运动轨迹的前提下,采用Pro/E建立曲柄摇杆机构参数化模型,将其导入Adams进行运动仿真分析,通过采用优化软件Isight集成Pro/E和Adams,构建基于Isight的优化设计平台,选取自适应模拟退火算法对曲柄摇杆机构的连杆长度和角度进行优化设计,最终得到使其运动轨迹误差最小的设计结果。该优化设计方法简单、快捷、高效,为平面连杆机构的设计提高了一种全新的设计方法。     

基于iSIGHT平台翼型气动优化CAD/CFD集成技术研究

传统的翼型设计中,CFD大多用来检验设计结果,而不是驱动翼型优化设计。两者基本上处于孤岛状态,没有实现有机的集成。为使CFD更好的应用到翼型优化设计,实现翼型设计/仿真的协同优化设计,需要针对现有的仿真分析软件和设计模型,利用集成优化平台进行流程集成和数据集成。采用集成优化平台iSIGHT实现了翼型参数化程序、UG建模软件、CFD计算分析软件Fluent之间的数据集成与过程集成,从而为基于翼型的多学科协同优化研究打下了基础。     

船用设备多学科数据融合及集成优化技术研究

传统的船用活塞设计中,CAE多是用来检验CAD的设计结果,而不是用来驱动产品设计。为使CAE更好的服务于船用活塞结构设计,提出了基于CAD/CAE的船用活塞多学科优化设计技术。技术针对现有的分析软件和设计模式,利用集成优化框架平台进行流程集成及数据融合。最后采用集成优化平台iSIGHT,初步实现了建模软件SolidWorks、ANSYS分析软件之间的数据融合和集成优化过程,为后续的基于多学科的柴油机性能协同优化研究工作打下基础。     

直驱式电液执行器系统协同优化研究

直驱式电液执行器是一种机、电、液一体化的动力装置,需要运用多学科的专业知识和丰富的设计经验并通过多次反复的综合分析和优化才能得到良好的设计方案。传统的优化设计只是针对单一学科进行串行优化,因此,基于Isight优化设计平台,构建了直驱式电液执行器协同优化基本框架,对系统进行优化分析。优化结果表明,在系统响应速度提高的同时,有效地减小了系统的装机功率以及动力机构的重量和所占空间体积,达到了设计优化的目的。     

3-PRRS并联机构多目标可靠性优化设计

以提高并联机构多目标优化设计结果的可靠性为目的。首先构建3-PRRS并联机构多目标优化设计模型,基于Isight集成Matlab软件,利用试验设计和多目标优化算法进行多目标确定性优化设计。然后分析3-PRRS并联机构在设计制造中所涉及到的随机不确定性因素,基于Isight进行6Sigma可靠性分析以及考虑随机不确定性因素的6Sigma优化,建立一种高效的考虑不确定性的3-PRRS并联机构多目标可靠性优化方法。研究结果表明,考虑不确定因素的多目标优化设计方法得到的最佳设计解可靠度更高,更加符合设计要求。     

一种面向复杂系统的多学科设计优化方法

目前复杂系统多学科设计优化的工作主要集中在结构设计或设计过程的某个阶段,较少从整体角度对多学科设计优化过程进行研究。文中在前人系统分解研究的基础上,提出了一种基于学科分解的多学科设计优化方法,并建立了具体实现该方法的框架和应用流程。借助多学科设计优化领域主流分析软件Isight为优化平台,通过批处理命令调用各学科专业软件循环运行实现多学科综合设计,利用数据挖掘寻找整体最优解在应用层面实现了复杂系统整体优化设计。最后以某T形波导连接器隔板位置和形状优化设计为例,展示了该优化方法的应用过程和实效性。     

面向对象的多杆机构多目标多约束优化设计方法

针对工程实际中多杆机构多目标多约束优化设计问题,提出了一种基于Isight与ADAMS集成的面向对象多杆机构的结构优化设计方法。采用面向对象的结构建模方法 ,借助多体动力学仿真软件ADAMS,建立多杆机构仿真参数化模型,实现Isight内置搜索算法解决多杆机构多目标多约束条件下的结构优化问题。以一种六连杆机构的优化设计为例,实验结果表明,能够通过一次建模可以满足不同约束及优化目标下的结构设计参数优化组合。     

基于iSIGHT的多学科优化方法研究

多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD／CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向模型的多领域协同仿真技术及基于系统过程集成和命令文件解析的建模技术。应用多学科变量耦合优化算法有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出,用该方法有效地实现了装载机执行机构的轻量化设计。     

基于Isight的电动助力转向系统集成优化

为了兼顾整车的操纵稳定性和电动助力转向系统(EPS)参数优化的便利性,采用Isight优化软件和Simulink仿真平台对EPS进行了优化研究。建立了EPS和七自由度整车的集成动力学模型,引用总方差评价方法建立了EPS的多目标优化模型,并基于Isight和Simulink软件完成了EPS和整车模型的集成优化。结果表明,集成七自由度整车模型的EPS系统优化,使得驾驶员转向更加轻便、整车的操纵稳定性得到进一步提升,同时,基于Isight和Simulink平台的集成优化过程省去了目标函数的繁琐推导过程,也使得EPS系统参数的优化更加方便。     

某火箭炮托架结构的优化设计与研究

以某火箭炮托架结构为研究对象,在多学科多目标优化软件Isight中建立全自动仿真优化分析平台。采用最优拉丁超立方最优值附近加密的实验设计方法探索设计空间,提出一种改进的EBF神经网络技术构建近似模型,运用多岛遗传算法和序列二次规划法组合优化策略进行优化分析,为机械结构的轻量化提供了一条可行的技术途径和研究方法。     

COLLABORATIVE DESIGN OF MULTIPHYSICS PROBLEMS

Collaborative design is recommended to solve multiphysics problems (MPPS). Firstly, mathematical model of MPPS is constructed and solved by a proposed partitioned method, analysis of which suggests that collaborative design be feasible to solve MPPS. As the key technology of col-laborative design of MPPS, a task collaboration algorithm is then proposed. To develop the applica-tion framework of collaborative design, applied unified process(AUP) is proposed based on rational unified process(RUP). Then AUP is used to develop the collaborative design platform, whose function framework is constructed according to the process of project management. Finally three MPPS are solved on this platform and the results suggest that the proposed model, algorithm and framework be feasible.     

A task-oriented modular and agent-based collaborative design mechanism for distributed product development

The rapid expansion of enterprises makes product collaborative design （PCD） a critical issue under the distributed heterogeneous environment, but as the collaborative task of large-scale network becomes more complicated, neither unified task decomposition and allocation methodology nor Agent-based network management platform can satisfy the increasing demands. In this paper, to meet requirements of PCD for distributed product development, a collaborative design mechanism based on the thought of modularity and the Agent technology is presented. First, the top-down 4-tier process model based on task-oriented modular and Agent is constructed for PCD after analyzing the mapping relationships between requirements and functions in the collaborative design. Second, on basis of sub-task decomposition for PCD based on a mixed method, the mathematic model of task-oriented modular based on multi-objective optimization is established to maximize the module cohesion degree and minimize the module coupling degree, while considering the module executable degree as a restriction. The mathematic model is optimized and simulated by the modified PSO, and the decomposed modules are obtained. Finally, the Agent structure model for collaborative design is put forward, and the optimism matching Agents are selected by using similarity algorithm to implement different task-modules by the integrated reasoning and decision-making mechanism with the behavioral model of collaborative design Agents. With the results of experimental studies for automobile collaborative design, the feasibility and efficiency of this methodology of task-oriented modular and Agent-based collaborative design in the distributed heterogeneous environment are verified. On this basis, an integrative automobile collaborative R＆D platform is developed. This research provides an effective platform for automobile manufacturing enterprises to achieve PCD, and helps to promote product numeralization collaborative R＆D and management development.     

基于Isight平台的房车空调送风参数优化

为了提高房车空调夏季降温效果，对房车空调的送风温度、速度、角度进行优化研究。利用CFD方法对房车内流场进行数值模拟。应用k-e RNG湍流模型，合理的设置热力学边界条件，并引入太阳辐射模型。以Isight软件为优化平台集成Fluent软件搭建房车夏季降温多目标优化设计流程。通过最优拉丁超立方试验设计方法设计样本点，采用径向基函数神经网络建立近似模型，并结合NCGA遗传算法对不同送风参数进行多目标优化。在Pareto最优解集中选取最优折衷解，并通过CFD仿真和房车静态温度实验对比验证。结果表明：建立的近似模型能很好取代内流场仿真进行多目标优化，优化后的结果使房车内部能够获得更好的气流组织形式，温度场、速度场更加合理。     

基于Ｉｓｉｇｈｔ的卧式加工中心立柱多目标优化设计

以某卧式加工中心立柱为优化对象,基于优化设计软件Ｉｓｉｇｈｔ,通过试验设计和有限元分析,构 建立柱设计变量与优化目标的径向基函数神经网络模型。构建寻优数学模型,并利用 ＮＧＳＡ Ⅱ优化算法 进行求解,完成对卧式加工中心立柱的优化。结果表明,优化后的立柱质量减少３．９０％,最大变形降低 ８．５２％ ,首阶固有频率提高１．７８％。     

协同设计在摩托车行业的研究与应用

阐述了在当今制造企业设计方面的需求,介绍了整车厂与配套厂之间利用基于协同平台模式的协同设计服务平台进行产品开发的应用模式,图解说明了企业之间进行交互协作的业务流程;概述了协同设计平台的功能设计以及平台开发的技术架构。     

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。     

改进鲸鱼优化算法及涡轮盘结构优化

涡轮盘是航空发动机的核心零件,通过智能优化算法对涡轮盘结构进行优化,降低涡轮盘质量,有助于提升推重比。研究并改进了新型鲸鱼优化算法对涡轮盘截面进行结构尺寸优化。改进的鲸鱼优化算法中创新引入差分变异策略,交叉操作和常规变异策略以增强鲸鱼优化算法跳出局部最优解的能力。特别地,以改进的鲸鱼优化算法（Decomposition evolution based whale optimization algorithm,DEWOA）为例对Isight平台进行二次开发,与Isight平台中的五种算法和基本鲸鱼优化算法就八个单目标测试函数进行了对比,在均值和方差等指标验证了改进算法的稳定性和寻优性能。而且,将结合改进鲸鱼优化算法的Isight优化模块组件与有限元分析方法在Isight平台中集成为全自动化优化流程,对航空发动机涡轮盘进行结构优化,并与其他四种算法的涡轮盘结构优化结果进行对比。实验结果表明改进的鲸鱼优化算法对涡轮盘减重达26.09%,超过自适应模拟退火算法减重比2.24%,超过多岛遗传算法减重比5.29%,超过鲸鱼优化算法减重比1.94%,落后于指针自动优化算法减重比0.39%,但改进的鲸鱼优化算法收敛速度更快,达到最优解的代价更小,表明了改进鲸鱼优化算法在工程实际问题上的实用性和通用性。