基于耦合强度和模糊设计结构矩阵的多学科解耦规划方法

为了提高设计效率,分析了多学科设计优化过程中的学科耦合信息,利用灵敏度方程计算学科耦合强度,并根据学科耦合强度划分耦合等级,构建了基于耦合强度的模糊设计结构矩阵,用截断、规划和聚合三种方法对基于耦合强度的设计结构矩阵进行解耦规划,优化了各学科的执行顺序,减少了耦合迭代.采用该方法对数学算例进行解耦规划,结果表明了该方法的有效性.     

设计结构矩阵在机械协同设计中应用

介绍协同设计中设计结构矩阵的构造及应用,通过设计结构矩阵,可以深入了解设计行为,提高设计效率。     

基于设计结构矩阵的多领域协同设计

将矩阵方法应用到复杂产品的多领域协同设计中,在分析多领域协同设计耦合关系的基础上,用设计结构矩阵来描述多领域协同设计的工作流程,并通过设计结构矩阵的初始化和重构方法来解决多领域协同设计中的耦合问题,以缩短产品设计周期,降低开发成本。     

基于学科关系矩阵的通用多学科优化架构

针对工程领域复杂设计对象的多学科设计优化问题,提出一种新颖的基于学科关系矩阵描述形式的通用多学科优化架构。定义学科关系矩阵代替设计结构矩阵,将学科耦合关系细化为学科之间与学科自身的输入/输出变量关系,从而实现对共享设计变量、学科设计变量、耦合变量的自动识别和耦合数据流的自动解析;依托学科关系矩阵,建立了通用的多学科优化架构,实现了多学科优化策略之间的自由转换和优化求解。通过常用的多学科优化策略对上述架构进行了分析和验证。测试算例表明,本架构具有多学科优化问题描述清晰、接口实现简单、建模过程自动化的优势。     

多学科协同与设计优化关键技术研究

传统的设计优化一般主要受到某一个性能或学科的影响,因此造成整体设计优化的结果不理想,甚至互相矛盾,这就使设计优化必然走向系统和总体的设计优化.随着计算技术的发展,人们开始尝试将多学科的设计综合在一起,进行多学科协调优化.本文分析了多学科协同与设计优化关键技术,并提出了协同设计优化的方法,对探讨多学科协调优化有一定的参考价值.     

基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的研究

分析公理化设计与设计结构矩阵的优缺点,利用二者的优势互补性,提出了公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成思想,详细研究了公理化设计与设计结构矩阵集成的方法与步骤,并提出了基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的框架模型,促成产品功能与结构的同步演化;开发了计算机辅助概念设计系统以支持公理化设计与设计结构矩阵的集成;最后以自动化物料运输系统为实例,详细阐明了公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的过程.     

耦合系统考虑可靠性的多学科设计优化分解方法

为了减少基于可靠性的多学科设计优化的计算成本,提出了一种面向耦合多学科设计优化的分解方法。定义了函数计算成本矩阵来处理可靠性函数的随机性,给出了根据函数随机特征计算函数计算成本矩阵的方法,同时定义了耦合关系矩阵来处理函数之间的耦合性,给出了识别耦合变量集的算法;基于函数计算成本矩阵和耦合关系矩阵提供的信息,改进了整体计算成本等评价指标的度量方法;利用遗传算法进行分解,寻求整体计算成本最小的分解方案;通过电子封装的多学科设计优化算例对上述方法进行了验证,通过与两个已有分解方案的对比表明,该方法能够显著减少整体计算成本。该方法与传统方法相比具有两个优势：一方面可以识别和分解耦合变量,使其能够用于耦合系统的分解;另一方面可以将可靠性函数平均分解到各子任务中,以获得更少的整体计算成本。     

基于分布式协同的多学科优化设计

多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)作为一门针对复杂系统的优化方法,对于由多个耦合子学科或子系统组成的复杂系统优化尤为适合。文中给出了复杂机电产品的分布式协同优化设计平台的系统数学模型和设计平台结构,以及基于网络协同和UGNX实现的框架平台。     

基于多学科设计的复杂机电系统并行设计方法研究

针对目前复杂机电系统设计采用各学科分离进行子系统串行设计的现状,在分析机电系统耦合特征的基础上,应用国外刚兴起的一种设计方法多学科设计方法进行复杂机电系统的设计。分析了复杂机电系统并行设计的实施基本过程。     

基于协同优化算法的平面连杆机构多学科设计优化

在传统的机构优化理论的基础上,结合机构设计的非线性、学科之间存在耦合性的特点,引入多学科设计优化的思想,进行平面连杆机构的设计优化.以平面四杆机构为例,首先按照学科分析模块分解平面连杆机构优化问题,然后采用改进的多学科设计优化的协同优化算法,实现平面连杆机构的机构学和控制两个学科的设计优化.研究结果表明,优化的机构不仅满足各个学科的约束,取得了各个目标函数的最优值,而且也获得了整体近似最优解.     

基于设计结构矩阵的工程变更传播研究

针对以往工程变更管理中预测变更传播影响研究的不足,具体分析了水波式传播、开花式传播与雪崩式传播三种变更传播类型的特点。基于设计结构矩阵和图论,提出了一种通过零件聚类和分级来预测变更传播影响的方法,并通过一个真空吸尘器变更设计的实例验证了该方法的可行性。     

基于6σ的多学科设计优化

在实际的工程问题中,总是不可避免地遇到一些不确定因素,导致许多优化策略无法用数学模型来体现这些不确定因素,从而造成结果分析错误或不全面．因此引入面向6σ概率设计(DFSS,σ为随机变量的标准偏差)方法,对其算法原理进行了阐述和分析,并且采用多学科设计优化(MDO)高层优化算法框架来支持DFSS设计,从而可以有效避免DFSS在处理复杂问题时串行处理的缺点,将涉及多学科的复杂系统问题逐步分解为各个单学科来并行地进行概率设计．最后,在理论研究的基础上结合轴承座这个工程实例,给出了其具体实现,证明了将二者结合进行复杂问题的概率设计是可行的．     

基于设计结构矩阵的产品变异设计约束重建

为满足客户的个性化需求,通过改变原有变异基模型结构实现产品变异设计,将已有的移植结构单元导人实体进行移植搭接,给出了搭接后实体结构间的约束重建方法.根据内部约束关系提取出设计结构矩阵,通过调整生长关系与结构约束进行设计结构矩阵的变换,进一步利用全过程关联的设计结构矩阵引导变异设计.实现了一种面向产品变异设计的多粒度结构单元约束重建,在UG环境中利用VC6.0工具进行了二次开发,针对注塑机关键零部件给出了设计实例.     

基于设计结构矩阵变更的设计过程动态规划

在分析传统设计结构矩阵的基础上,将设计结构矩阵扩展为动态设计结构矩阵和静态设计结构矩阵,动态设计结构矩阵连接了设计过程,静态设计结构矩阵用于设计过程的规划,通过映射来实现两者的连接.设计活动改变时,变更动态设计结构矩阵并映射到静态设计结构矩阵,对静态设计结构矩阵进行重构得到设计活动优化的执行序列并实现其动态规划.以某天文望远镜的关键部件设计过程为例,说明了该方法的可行性和实用性.     

基于设计结构矩阵的任务规划新方法

针对产品开发项目中存在的资源约束问题,提出了基于设计结构矩阵的任务规划方法.使用设计结构矩阵中的划分、联合运算将任务划分成不同的层次;通过不断调整规划方案,得到资源约束下的项目最短执行工期,避免了其他算法所需的编码、交叉等操作,具有简单、直观、易于计算机实现等特点.通过求解某电子产品开发项目的任务规划问题,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于功能—元件矩阵和设计结构矩阵的设计方案生成方法

针对概念设计阶段缺乏程式化的辅助计算工具,提出一种设计方案生成方法。分析了能量流在元功能间的传递过程,建立了功能模型。用功能基描述功能,定义了功能关联矩阵、功能—元件矩阵和设计结构矩阵。通过将功能—元件矩阵中行向量相乘得到元件—元件矩阵,并将其插入功能关联矩阵,得到设计方案矩阵。用设计结构矩阵与设计方案矩阵相＂与＂,过滤冗余设计方案,求得既满足功能要求又满足物理结构的设计方案。通过某载物平台传动机构实例,验证了该方法的有效性。     

基于模糊设计结构矩阵的产品设计过程模块化分解

为了对产品设计过程进行有效规划和管理,提出一种基于模糊设计结构矩阵的设计过程模块化分解方法。在分析产品设计过程相似性特征的基础上,给出了设计过程的模块化规划原理和实施框架,提出了设计过程模块及其入出项的概念。采用权重有向图和模糊设计结构矩阵对设计过程中设计活动的信息依赖进行定量表示,利用传递闭包法得到模糊等价矩阵,进而将设计过程划分为设计结构矩阵,并确定出各个设计结构矩阵的入出项。最后,以某铝型材产品设计过程为例,说明了所提出的产品设计过程模块化分解方法的实际应用。     

基于多学科设计优化技术的导弹方案设计

多学科设计优化技术当前主要作为传统设计过程的补充,存在较大的局限性.为此,在导弹方案设计全过程引入了多学科并行设计思想,建立了包含两阶段的多学科设计优化流程,在多学科设计阶段形成基准方案,在多学科优化阶段完成基准方案的可行化与最佳化.建立了支持两个设计阶段的五种模型,并分析了基于这些模型描述多学科设计和多学科优化问题的方法.根据所研究的设计流程和建模方法,提出了建立四层体系结构的总体设计软件框架的思想.最后,在Visual C++开发环境下,开发了面向导弹总体设计的多学科设计优化原型系统.     

基于人工神经网络的多学科优化设计研究

多学科优化设计的两大难点是子学科间的信息交换和系统分析计算的复杂性。为此，在一致性约束算法和并行子空间算法基础上，提出了一种基于人工神经网络响应面的多学科优化设计算法，它是一种二级结构的优化方法，即学科层仅满足局部约束，系统层提供一种协调学科间冲突的机制，保证在相关变量和耦合变量上的一致性，使设计方案不断改进。通过某型号飞航导弹系统的优化实例，验证了算法的有效性。     

Multidisciplinary robust design optimization based on time-varying sensitivity analysis

Journal of Mechanical Science and Technology - The performance of complex mechanical systems often degrades over time primarily due to time-varying uncertainties. Improving the design of such...