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。     

机电一体化系统概念设计过程模型的研究

主要研究了机电一体化系统的概念设计。通过对机电一体化系统的组成的新认识和它的概念设计特点的分析 ,提出了基于功能 行为 结构模型的机电一体化系统概念设计过程模型。它将有助于推动由思维模型向计算模型的转换 ,实现计算机辅助概念设计的目标。     

变形搭接网络技术用于机械运动方案的创新设计

设计不仅是计算,更重要的是构思,是创新。但最终创新必须具备一定的可计算性,才能成为一种方法,为广大设计者所应用。论文从可计算性角度对计算机辅助创新设计方法研究现状进行综合分析,并从可计算性和系统创新两个角度分析了机械产品概念设计过程建模方法,深入研究一种能够在系统层次实现机械运动系统创新的设计模型-基于变形搭接网络技术的行为结构建模方法。该模型不仅可以表达功能、行为、结构层次的分层次映射结构模型,而且可以描述功能关系、行为关系以及结构关系;同时网络图的可计算特性使得模型具有很好的可计算性,为在行为结构层次进行机构系统计算机辅助创新提供了新的思路;应用实例验证了模型的有效性,并给出了有待解决的若干关键技术。     

行为原始分组及应用研究

在机械运动方案设计过程中,如何对行为进行分组并实现分组过程计算机化,一直是机械系统概念设计的热点.文中主要研究基于行为之间连续关系的原始分组,从而构建基础模型,为后续行为关系进一步具体化和最终分组提供基本研究平台.从原始行为构造出发,制定原始分组准则,提出行为原始分组的计算机实现方法,制定了连续关系矩阵、辅助位置矩阵、行为矩阵,以此为基础来实现原始分组过程计算机化.     

机床结构概念设计系统开发及在舵叶加工机床设计中的应用

提出了基于连续体拓扑优化理论的计算机辅助结构概念设计系统,利用Visual C++、UG和ANSYS开发了计算机辅助结构概念设计原型系统.针对舵叶加工专用机床设计中的问题,应用拓扑优化的理论对升降台进行结构概念设计,设计结果在保证结构刚度的同时达到了结构轻量化的目的.     

鞋类产品和谐智能CACD系统研究

针对计算机辅助概念设计的瓶颈问题和关键技术,一方面给出鞋类产品的物元系统表示方法、鞋类产品概念设计中矛盾冲突模型和矛盾冲突解决的可拓工程方法以及可支持鞋类产品概念设计的可拓评价决策模型;另一方面提出面向CAD的CACD的和谐化智能化研制思想,基于SolidWorks系统开发和谐智能计算机辅助鞋类产品概念设计系统,即人机合理分工、人机友好交互、人机智能结合CACD系统。     

鞋类产品和谐智能CACD系统研究

针对计算机辅助概念设计的瓶颈问题和关键技术,一方面给出鞋类产品的物元系统表示方法、鞋类产品概念设计中矛盾冲突模型和矛盾冲突解决的可拓工程方法以及可支持鞋类产品概念设计的可拓评价决策模型;另一方面提出面向CAD的CACD的和谐化智能化研制思想,基于SolidWorks系统开发和谐智能计算机辅助鞋类产品概念设计系统,即人机合理分工、人机友好交互、人机智能结合CACD系统。     

面向概念设计的科学效应库研究

为了更好地发挥科学效应知识在产品设计中的作用,辅助设计人员进行创新设计,基于功能行为结构的概念设计理论,阐述了效应与该概念设计理论的关系。在此基础上说明了功能-效应-行为的概念设计过程,并据此设计过程提出了功能-特征-效应的映射模型。在该模型中,通过提取效应和功能的通用特征得以建立功能与效应的关系。依据该模型构建了科学效应库原型系统,该系统作为计算机辅助创新服务平台系统的一个功能模块为产品创新设计提供有力支持。     

机械执行系统功能映射设计求解

基于机械系统"输入-输出流"转换的功能表达方法,总结了机械执行系统功能转换方式的几种具体表达形式。并在此基础上,提出了机械执行系统功能知识扩展方法,把机械执行系统的抽象功能转化为可操作的具体形式(工艺知识)。其次,对机械执行系统的行为和工艺动作表达方法进行了相关研究。最后,对执行系统功能映射设计求解方法进行了探讨以及通过具体的实例分析来说明该方法的可行性。提出的映射求解方法可为计算机辅助执行系统概念设计奠定一定的基础。     

计算机辅助创新技术驱动的产品概念设计与详细设计集成研究

针对计算机辅助创新(Computer-aided innovation,CAI)技术提出的创新概念方案不能顺利地输出给CAD系统的问题,从分析具备产品的功能信息及结构信息的CAD装配结构模型入手,通过建立产品装配结构的信息模型图,分析并确定装配模型存在的问题和冲突,然后应用计算机辅助创新(CAI)技术驱动的知识工程(Knowledge based engineering,KBE)及语义处理技术集成的创新技术进行解决,进而驱动产品结构设计,创新性地解决装配结构中存在的问题,形成从构思创新方案产生-形成知识-驱动结构设计的有机创新过程,初步实现了概念设计与详细设计的集成。进而建立了计算机辅助创新(CAI)技术驱动的产品概念设计和详细设计的集成过程模型,通过无磨损蝶阀产品的创新案例验证了该模型的可行性。     

系统分解多级优化法及其在结构优化设计中的应用

提出了一种适用于大规模工程系统（如大规模结构系统）优化设计的系统分解多级优化法，该方法的核心是将原大系统的优化设计问题按等级分解成若干个子系统的优化问题，各子系统间通过行为灵敏度及优化灵敏度导数加以耦合，由于每一级的各个子系统相互隔离，故对每一级的各个子系统的分析和优化可并行处理，这一特点可望在大规模工程系统优化设计过程中提高总的计算效率，缩短设计时间，同时优化过程中所产生的行为灵敏度及优化灵敏度导数信息对设计师的定性分析具有指导意义，刚架优化设计算例表明该方法行之有效，具有良好的收敛性．     

未知环境下基于行为的机器人模糊路径规划方法

针对非结构化环境下的多关节机器人实时避障问题,应用基于模糊逻辑方法,提出了一种新的未知环境下基于行为的机器人实时路径规划方法。敏感皮肤被用来探测机器人周围的障碍物。规划方法包括接近目标和绕过障碍两个行为。机器人根据周围环境的信息选择合适的行为,从而实现机器人路径规划的目标。由于应用了模糊控制,使方法具有较好的实时性,可以应用到存在未知障碍物的机器人在线运动规划中。仿真环境中存在多种类型的未知障碍物,机器人均在算法的控制下到达了目标位姿,证实了算法的有效性。     

制造系统的对象与行为建模

提出了基于对象及关系、行为及控制流的制造系统建模方法。将制造系统所涉及的对象划分为信息元素、对象和对象视图,使用对象关系描述对象间的直接联系,使用完整性规则表述语义规则;将制造系统所涉及的行为划分为领域过程、事务过程、作业和功能操作,领域过程由事件触发,使用程序规则集描述过程的控制流。采用面向对象的N—元组的形式,制造系统的对象和行为通过一致的框架进行描述,从而得到完整而精确的具体表达。     

机床结合部特性的理论解析及应用

对机械结构的结合部特性进行了理论解析,从基本的动力学方程出发,推导出单平面结合部静位移与结合部受力之间的关系,进而转换为静刚度的表达式;并基于一个振动周期中某方向的输入能量与阻尼消耗的能量相等的概念,推导出单平面结合部阻尼的表达式。将机械结构中的多平面结合部,看成是多个单平面结合部的组合,而将回转结构等效为正多面体。由此,在机床结合部结构形式、受力大小确定的条件下,可以计算出结合部的等效结合刚度和阻尼。为了在机床整机动力学建模中融合结合部的特性,给出刚性结合和柔性结合两种情况下的协调方程。通过对XK712B立式镗铣床的整机建模和计算,并与试验结果进行比较,结果表明,综合静刚度相对误差的绝对值小于5%,固有频率相对误差的绝对值小于9%。将结合部特性融合到机床整机模型中,可以更精确地预测机床整机的综合静动态特性。     

机床导轨结合部动态特性的有限元分析方法

基于动态的结合面基础特性参数,研究了机床导轨结合部特性的有限元建模方法,并将其用于机床整机的动态特性分析,为机床整机特性分析中结合部特性参数的确定提供了一种方法,使机床在图纸设计阶段预测整机特性成为可能.首先给出了结合部单元的建模方法,然后通过一个实例,说明了该方法的有效性.     

Numerical analysis for prediction of fatigue crack opening level

Finite element analysis (FEA) is the most popular numerical method to simulate plasticity-induced fatigue crack closure and can predict fatigue crack closure behavior. Finite element analysis under plane stress state using 4-node isoparametric elements is performed to investigate the detailed closure behavior of fatigue cracks and the numerical results are compared with experimental results. The mesh of constant size elements on the crack surface can not correctly predict the opening level for fatigue crack as shown in the previous works. The crack opening behavior for the size mesh with a linear change shows almost flat stress level after a crack tip has passed by the monotonic plastic zone. The prediction of crack opening level presents a good agreement with published experimental data regardless of stress ratios, which are using the mesh of the elements that are in proportion to the reversed plastic zone size considering the opening stress intensity factors. Numerical interpolation results of finite element analysis can precisely predict the crack opening level. This method shows a good agreement with the experimental data regardless of the stress ratios and kinds of materials.     

高维磁悬浮控制系统混沌与控制器设计研究

基于高维磁悬浮控制系统的倍周期分叉、混沌特性，从理论上提出了一种确定控制器参数范围的近似方法。通过基于谐波平衡准则的分析，给出了此系统产生混沌的近似条件，确定了混沌存在的位置，获得了此系统产生混沌及其它动力学有为的参数图，试图为保证此系统实现稳定控制的控制器设计提供一种理论依据。     

非线性反馈控制系统中的混沌控制

把输入—状态线性化的方法用于混沌控制。仿真分析了一种非线性反馈系统的动力学行为,用相轨迹及功率谱法证实了在某些参数和初始条件下该系统会产生混沌行为,用输入—状态线性化的方法设计了反馈控制器,使混沌系统实现了稳化和跟踪,仿真结果证明了该方法的有效性。     

纳米润滑剂的制备及特性研究

探讨了运用纳米润滑剂实现机械零件自修复的理论和途径，研究了纳米润滑剂的制备方法：利用流化床气磨法制备超细铜粒子原料，送入分级机进行一次分级，将超细铜粒子进行相转移处理，并以不同粘度的润滑油进行二次分级处理，可获取含不同粒径的铜纳米润滑剂，并研究了纳米润滑剂的特殊摩擦学性能以及不同粒径的纳米粒子对摩擦学性能的影响，结果表明：用流化床气磨法制备出超细铜粒子原料并进行相转移处理，可获取含不同粒径的铜纳米润滑剂，纳米粒子大部分为4～50nm的颗粒闭，少量呈绒球状，少量占片状，本法制备的纳米润滑剂其铜粒子粒径满足纳米尺寸要求；4种纳米润滑油的摩擦系数分别比基础油的降低1.28倍、2.18倍，3.46倍和4.61倍，在特定的摩擦学系统条件下，纳米粒子粒径有一较佳的尺寸范围，在该范围内，其润滑效果极明显，有着普通润滑剂所不具备的优异性能，在该范围以外，则效果不甚明显。