机械系统功能行为合成与创新

功能作用原理创成能力不足是制约功能综合法获得新颖创新性概念设计方案的关键。针对机械系统行为特征,以基础行为片段集表达常用复杂机械系统的运动行为,给出了一种基于粒度、商结构和商属性等价关系的商空间论域合成功能综合方法。不同等价划分原则,得到不同功能构型方案。为使合成的子功能满足时间有序性与空间连续性要求,对粒度等价划分方案分别进行时序等价关系划分与空间等价关系划分,基于商结构合成方法,得到两商空间的合成空间,使获得的功能方案能够在时间与空间上连续有序地实现设计功能,为结构层创成新颖优化的机械系统结构方案,提供优化的功能构型。     

基于FBS模型的小型机械产品可变功能再设计

以机械系统可变功能再设计为研究目标,在简要论述可变功能产品相关设计要求的基础上,提出了一种支持小型机械产品可变功能再设计的系统框架,将FBS设计过程模型应用于可变功能再设计中,并基于FBS模型进行了再设计过程构建及特点分析。在提出行为链的基础上,分析了典型可变功能机械行为链的相似特性,指出再设计的关键是行为结构变型与创新。最后,以市场上微耕机设计为实例,分析提出了基于FBS模型的再设计过程。分析结果表明,基于FBS模型的再设计方法在小型机械产品再设计中能较好实现功能再设计,为机械产品面向可变功能再设计的理论研究奠定了一定的基础。     

面向系统资源挖掘的FBS与发明原理辅助裁剪创新方法

深层次挖掘系统潜在可用资源是裁剪创新设计过程中系统有用功能进行重组的核心，是通过裁剪方法获取高质量解决方案的难点和关键。首先引入“功能-行为-结构”模型(function-behavior-structure,FBS)对系统元件知识进行表征，运用功能、行为、结构相似度计算检索系统内潜在可用资源；其次通过计算资源相似度及分析元件间功能、行为、结构关联关系确定潜在资源的最优衍生路径；最后建立FBS模型与发明原理集成的辅助资源衍生过程，为裁剪过程中的资源衍生提供更具体、可操作性强的知识；在此基础上构建面向系统潜在可用资源挖掘的裁剪创新设计过程模型,应用该方法对4C注胶辅助装置进行创新设计，验证了该方法的有效性。     

基于FBS的设计知识组织与应用策略研究

为了辅助设计者在功能-行为-结构(FBS)过程中有效地运用知识进行产品创新设计,根据FBS设计过程的特点,提出了一种基于FBS的知识组织与应用方法;通过对知识进行分类,并对各知识的特点及应用过程进行分析,实现了功能、行为、结构之间的依次转化;采用本体技术构建了基于FBS的知识组织模型;在此基础上,对问题分析、功能扩展和资源检索3个模块进行了分析,建立了基于AFBS的知识检索方法;最后以实例验证了设计知识在FBS过程中的应用。     

行为结构变型方法研究

行为在基于功能-行为-结构(FBS)的概念设计过程模型中起着承上启下的重要作用,在行为层次进行执行机构系统的创新的研究具有重要的意义。从实现功能的角度,分析行为,提出用位移、速度、加速度、角位移、角速度和角加速度等刚体运动学参数描述行为;根据功能描述的模糊性特点,提出在行为描述中增加作用力参数和参数模糊系数。在分析行为关系的基础上,提出行为集合分组规则和分组评价规则,并由此提出行为结构创新方法-行为分组法。该方法通过重复调用简单易行的分组规则和评价规则,将行为集合逐步分解,形成一系列行为结构变型,辅助创新。应用实例说明该方法进行计算机辅助实现行为结构寻优和创新的有效性。     

基于功能-行为-结构情景设计的未预见发现构造模型驱动产品创新

分析描述性设计和情景设计的两种方法。未预见发现(Unexpected discovery,UXD)是一种驱动产品创新的科学认知设计过程。在情景类比设计过程中,通过寻找UXD来实现产品创新设计。建立功能—行为—结构(Function-behaviour-structure,FBS)模型和UXD分析模块,将情景设计与所建立的设计模块有机地结合在一起,实现产品的创新。介绍情景设计与非情景设计对FBS和UXD的影响。水龙头与房门的情景类比实例,验证了情景设计用于产品创新是行之有效的。     

下肢固定支具的设计求解与参数化成形

为改善下肢固定支具的康复和体验效果,采用层次分析法和功能—行为—结构(Function-Behavior-Structura, FBS)模型融合的空间拓展模型对下肢固定支具进行创新设计。分析了基于FBS空间拓展模型映射过程,将离散的下肢康复需求信息重新定义并逐层映射,得到下肢固定支具设计方案,并借助有限元仿真和样机测试的方法,验证了设计的合理性。研究表明：FBS空间拓展模型能提升用户需求采集的准确度和设计决策的效率,改善下肢固定支具的用户体验,为其他相关产品的创新设计提供新思路。     

功能分解有向网络图构造及计算机化实现

受运动复合机构构成原理知识欠缺的制约,基于功能综合方法的运动复合机构创新设计仍是挑战性课题。基于分层递阶理论,建立功能分解商空间模型,根据功能分解层粒度要求以及属性函数对目的功能层的贴近度,采用模糊等价映射和改进的宽度优先求解算法,给出手段功能层最佳分解方案,通过逐层分解细化,得到以基本操作为功能单元的功能分解与或树。遍历功能分解与或树分支及叶节点,确定功能有向网络图拓扑结构。在商空间模型下,功能分解是一个不依赖于知识与专家经验的粒度细化求解过程,能够解决运动复合机构功能分解问题,为后续获得由基本机构巧妙组合创成新颖组合机构方案提供功能分解模型支持。结合干粉压片机机构功能要求,给出了功能分解的算法及功能分解有向网络图构建的计算机化实现。     

建立和实现功能-结构优化匹配模型

基于基本结构的多功能特性，建立了功能—结构的优化匹配模型。在模型实现方面，开发了面向对象环境下的基本结构运动行为特征知识库，重点阐述了构造该知识库的几项关键技术，包括：基本结构的运动行为知识表达模型的建立及其符号化表示；行为—结构优化匹配模型的数学描述及自动化实现。     

产品概念设计重用研究

在对设计重用的基本理论进行研究的基础上 ,建立了能够记录概念设计历史的基于功能 -行为 -结构框架的概念设计信息模型 ,实现了功能、行为和结构的形式化表示 ,并通过与 PDM模型集成 ,建立了多粒度层次的概念设计重用框架 ,使 PDM系统成为概念设计重用的系统平台 ,同时还研究了概念设计重用信息的检索方法。     

Q235钢表面硼碳氮共渗层及氩弧重熔层的磨损性能

采用粉末包埋法对Q235钢进行硼碳氮共渗处理,并对共渗层进行氩弧重熔处理;研究了硼碳氮共渗层和氩弧重熔层的物相、截面形貌、显微硬度以及磨粒磨损和冲蚀磨损性能。结果表明:共渗层中生成了FeB、Fe2B、Fe2N、Fe8N及Fe3C相,氩弧重熔使得共渗层中的FeB、Fe2N、Fe8N相消失,生成了新相Fe2 3(C,B)6和Fe3N;共渗层的峰值显微硬度为1 198.4 HV,氩弧重熔层的为1 192.8HV,且硬度梯度变化平缓;共渗层和重熔层的耐磨性能均优于基体的,且重熔层的耐磨性能优于共渗层的。     

一种新的快速成型方法--木粉分层喷胶

介绍了一种新的快速成型方法——木粉分层喷胶,对木粉分层喷胶快速成型方法的工作原理,软件、硬件配置,以及快速成型技术的发展前景作了介绍,本方法在一定程度上解决了目前快速成型成本高的问题.     

H13钢表面不含白亮层的渗氮层制备及其耐磨性能

采用等离子氮化技术对H13钢进行离子氮化,通过改变渗氮气压和温度得到不同成分和厚度的渗氮层,用光学显微镜和X射线衍射仪分析了渗层的组织及物相组成,借助球-盘磨损试验机对渗层在大气环境下与Al_2O_3球对磨时的摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗层主要由ε-Fe_(2-3)N、γ′-Fe_4N和少量α-Fe、Fe_2O_3、Fe_3O_4相构成;渗氮温度为510℃时没有形成明显的渗层,渗氮温度为570℃、气压为200,300 Pa和渗氮温度为540℃、气压为100 Pa时渗层只有扩散层,而在其他条件下渗层由白亮层和扩散层组成;氮化后表面硬度为1100～1200 HV,较基体增加1倍左右;在温度为570℃、气压200 Pa制备渗层的摩擦因数比基体大幅度降低,磨痕宽度变窄,比磨损率明显降低,耐磨性明显改善。     

FeS层的减摩耐磨机理

论文对低温电解渗硫和硫氰共渗等表面处理方法获得的ＦｅＳ层从其特殊结构、摩擦过程中硫化物的分解、扩散、迁移或转移等方面对ＦｅＳ的减摩耐磨作用机理进行了阐述。指出ＦｅＳ层优良的减摩、抗咬死和耐磨特性得益于上述各方面的综合作用。     

磨削淬硬层厚度的预测预报

本研究采用多元线性回归分析法,在磨削淬硬实验的基础上建立了40CrNiMoA钢的切向磨削力试验公式,并结合Rowe和Pettit的热量分配系数公式,运用有限元法对不同磨削用量下的淬硬层厚度进行了预测,得到了磨削深度、工件进给速度和磨削速度对淬硬层厚度的影响规律,从而为制订、实施和优化磨削淬硬工艺提供了基础。     

强磁体磁阻薄膜的研制

强磁体薄膜是制造强磁体磁阻器件的基础，也是制造强磁体磁阻器件的最关键的一道工艺，对于制备低功耗的强磁体磁阻器件，要求薄膜厚度很薄，约40mm，这对薄膜的制备工艺提出了更高的要求。本文主要论述了用真空蒸镀的方法制取低功耗强磁体磁阻器件用的强磁体薄膜的理论基础，并在所用材料、蒸镀方法、材料的配比、蒸发基底温度、热处理温度、膜层厚度等对薄膜的磁各向异性(△ρ／ρ0)的影响进行了详细阐述。     

边界润滑膜的形成与破裂分析

综述了边界润滑膜润滑的机械模型、物理化学吸附膜模型、机械化学反应膜模型。边界膜的破裂主要是由于机械、温度作用的损伤。机械力导致表面裂纹或表面层裂纹的产生；粗糙硬表面与软表面相互摩擦时导致犁沟磨粒的形成；摩擦副表面温度升高引起接触表面的粘着；法向载荷与切向载荷都能引起边界膜的破裂失效。本文从系统论的观点出发,提出了一个机械-物理-化学综合作用的系统结构模型。     

高密度多功能综合网络层结构

随着大型有源相控阵雷达技术的发展,阵面功能的集成度及结构轻薄化要求将越来越高。单纯依靠增加分立网络模块集成难以满足型号研制的需求,因此文中提出了一种新的多功能综合网络层结构（MFSS）概念。文中介绍了综合网络层的原理及组成,详细阐述了MFSS是机、电、热一体化的复杂结构,提出了在设计过程中需要重点研究的几个关键问题。     

DVB—H物理层仿真实验分析

DVB—H（Digital Video Broadcasting-Handheld是全球领先的手持设备数字电视传输标准,适用于手机,PDA,MP4,GPS等。这个标准是基于早先的DVB-T（数字电视广播陆地标准）,但是增加了一些关键技术以适应手机等小型便携设备。本文中,通过一些实验设备,实现相关的模拟传输,并分析其物理层。     

防止和减缓镀银层变色的探讨

分析了影响镀银件产生变色的因素，并通过实践和研究提出了防止与延缓镀银件变色的方法。