基于虚拟样机技术和广义简约梯度算法优化火炮射击稳定性

传统的火炮设计和分析均基于“平面、对称和静平衡”三个基本假设，实际上是一种静态的分析方法，虚拟样机技术的出现为基于动力学的火炮动态分析提供了新的途径。在建立火炮动力学模型的基础上，利用虚拟样机技术系统地研究了高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、土壤介质刚度和阻尼、后坐质量偏心和耳轴位置偏心对火炮射击稳定性的影响。通过引入相对灵敏度分析公式，解决了具有不同量纲的影响因素的比较难题，进而获得影响火炮射击稳定性的重要结构参数。针对目前优化技术存在非线性优化问题的局限性，以火炮射击稳定性为目标，采用广义简约梯度算法对火炮射击稳定性进行了优化，得到一组使火炮稳定性最优的匹配结构参数，仿真及优化算例证明了利用虚拟样机技术对火炮系统动态特性仿真的可行性和灵活性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备领域应用的前景。     

悬架运动学特性的操纵稳定性研究

本文以悬架运动学特性对操纵稳定性的影响为主题,以虚拟样机技术为核心展开论述。分析了研究的现状和意义,具体讨论了悬架运动学特性参数对操纵稳定性的影响。最后提出该问题的主要研究内容。     

基于虚拟样机的武器装备远程诊断技术研究

针对部队武器系统维护与诊断资源没有很好整合的现状，以网格技术为基础，提出了建设全军层面的武器维护与诊断网格平台的思路，并建立了基于嵌入式智能代理的武器系统诊断网格模型，对模型涉厦的关键技术进行了分析；引入虚拟样机仿真枝术，结合武器系统设计的发展现状，提出了基于现场监测与虚拟样机仿真的诊断模型，并对实施步骤进行了研究．     

基于虚拟样机技术的生产线改进设计

阐述了虚拟样机技术在工业炸药中包包装线改进设计中的应用。说明了使用该技术进行改进设计的9个步骤,重点阐述了基于ANSYS强度分析的结构改进设计,基于Auto CAD辅助分析的机构改进设计和从3维转二维的技术。研究表明:该设计方式适用于一般生产线的改进设计,因而具有普遍的指导意义。     

基于虚拟样机技术的下肢假肢结构设计与仿真

下肢假肢动力学问题是智能仿生人工腿(intelligent bionic artificial limb prosthesis)研究领域中的重要内容．针对智能仿生人工腿,设计下肢假肢基本结构,运用Pro/E建立下肢假肢膝踝足关节模型,进行非线性动力学分析,并考虑了关节间的摩擦问题．最后,通过ADAMS虚拟样机技术,对人体行走步态进行仿真模拟控制,为下肢假肢、步行机器人研究提供了理论基础．     

小型回旋加速器虚拟样机技术

小型回旋加速器虚拟样机技术是把小型回旋加速器的理论计算、分析、信息技术与机械设计、加工、装配、调试、运行、维修等专家知识进行有机结合，在系统仿真和虚拟现实基础上发展起来的一种新概念技术。基于虚拟样机，可以实现创新设计，有效降低探索风险。文章探讨了回旋加速器虚拟样机系统框架，讨论了虚拟样机系统的体系结构和回旋加速器产品的全生命周期仿真，提出了基于全生命周期集成和多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机的开发思路。     

基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

基于虚拟样机和粒子系统仿真技术的虚拟布线方法

将虚拟样机技术应用于机电产品电缆布线问题,提出了虚拟布线方法。该方法首先根据设计方案建立产品虚拟样机、电缆连接列表、电缆接口、电缆材料、截面参数等信息,基于上述信息以及电缆布线规范,利用虚拟样机技术对可视化和人机交互能力的支持规划出卡箍位置和电缆路径,进而计算电缆长度,在此基础上利用粒子系统仿真技术计算电缆形状,据此生成相应的电缆模型。在探讨了机电产品电缆布线问题及其求解思路的基础上,着重研究了机电产品的信息模型及虚拟布线的关键技术。通过一个实例证明了该方法的可行性。     

虚拟样机技术在机械设计中的应用研究

企业为适应市场需求,提高产品的竞争力,必须快速更新设计,提出创新性设计产品,而虚拟样机技术是一种新型的产品开发设计方法,它的出现给机械设计一个全新的改变。本文首先介绍了虚拟样机技术的概念和优点,然后介绍了虚拟样机技术在机械设计中需要的相关软件,最后谈了虚拟样机技术在机械设计的应用。     

基于虚拟样机技术的水稻清选过程仿真在农业机械中的应用分析

目前，虚拟样机技术已成为提高现代产品设计性能的重要手段之一。运用虚拟样机技术，可以简化机械产品的设计开发过程，缩短产品开发周期，降低开发费用，提高产品的系统级性能，从而获得最优化和创新的设计产品。本文通过对比传统农业机械设计，介绍虚拟样机技术，并结合水稻联合收割机清选过程的虚拟样机设计实例来说明虚拟样机技术在农业机械设计中的应用。     

Multidisciplinary design process based on virtual prototyping for microsystem design

Microsystem design involves the mixing of two main disciplines: mechanical engineering and electronics. Multidisciplinary design approach is not easy to implement and becomes more difficult when the challenge consists in simultaneously handling new knowledge that characterizes the field of microsystem industry. We present herewith a new multidisciplinary engineering approach used to lead the detailed design of micro-accelerometers based on virtual tools. Virtual prototyping that is usually implemented in one sole domain of competence is developed to be manipulated by either experts from electronics or mechanics. This new tool improves collaboration and the rapid identification of highly satisfying solutions. The virtual tool allows exploration of micromechanical devices and system design issues and objectives. It uses interactions with the designer in order to achieve solutions integrating the physics rules of the design and the experience of the designer.     

基于虚拟样机技术的电梯动态设计与优化

为优化电梯动力学参数以提高电梯的乘坐舒适性,论文运用SolidWorks和ADAMS联合建立电梯的虚拟样机模型,给定约束和驱动,对虚拟样机进行动态仿真和分析.通过对电梯振动信号频域分析和多体动力学系统固有频率分析后,对电梯动力学参数进行优化.仿真结果表明,优化后电梯各项动态特性指标较优化前均有很大的改善,为改进电梯性能提供了设计依据.     

虚拟样机技术在建筑机械设备中的应用

介绍了虚拟样机技术在电梯开发设计、塔式起重机结构模型和振动冲击夯仿真设计中的应用,并提出了中小企业采用虚拟样机技术进行建筑机械设备制造的产品设计开发时,应注意的一些问题和建议。     

虚拟样机技术在特种斜盘发动机中的应用研究

利用ADAMS软件中的参数化分析工具，采用设计变量和局部模型重建的方法，实现了特种斜盘发动机斜盘倾角、后球心分布圆半径和导槽形式的参数化，建立了特种斜盘发动机参数化虚拟样机，并进而从设计研究、试验研究和初步优化分析等3个方面，对特种斜盘发动机进行了较为详细和全面的参数化分析．     

An orthogonal design based constrained evolutionary optimization algorithm

Solving constrained optimization problems (COPs) via evolutionary algorithms (EAs) has attracted much attention. In this article, an orthogonal design based constrained optimization evolutionary algorithm (ODCOEA) to tackle COPs is proposed. In principle, ODCOEA belongs to a class of steady state evolutionary algorithms. In the evolutionary process, several individuals are chosen from the population as parents and orthogonal design is applied to pairs of parents to produce a set of representative offspring. Then, after combining the offspring generated by different pairs of parents, non-dominated individuals are chosen. Subsequently, from the parent’s perspective, it is decided whether a non-dominated individual replaces a selected parent. Finally, ODCOEA incorporates an improved BGA mutation operator to facilitate the diversity of the population. The proposed ODCOEA is effectively applied to 12 benchmark test functions. The computational experiments show that ODCOEA not only quickly converges to optimal or near-optimal solutions, but also displays a very high performance compared with another two state-of-the-art techniques.     

基于转向轻便性与回正性的方程式赛车主销内倾角优化

方程式赛车转向沉重是一个需要解决的问题.在考虑轮胎非线性侧偏特性的基础上,根据双横臂悬架主销内倾角的计算公式,确定了转向回正时残余横摆角速度与主销定位角度的数学关系.在此基础上对赛车的主销内倾角进行了优化.并利用多体动力学仿真软件ADAMS建立了赛车的虚拟样机模型,优化后的赛车多体动力学仿真结果表明,在保证赛车转向回正性能的前提下,赛车的转向轻便性得到了提高,为赛车主销定位角度的设计提供了指导．     

A framework for parallelized efficient global optimization with application to vehicle crashworthiness optimization

This article presents a framework for simulation-based design optimization of computationally expensive problems, where economizing the generation of sample designs is highly desirable. One popular approach for such problems is efficient global optimization (EGO), where an initial set of design samples is used to construct a kriging model, which is then used to generate new ‘infill’ sample designs at regions of the search space where there is high expectancy of improvement. This article attempts to address one of the limitations of EGO, where generation of infill samples can become a difficult optimization problem in its own right, as well as allow the generation of multiple samples at a time in order to take advantage of parallel computing in the evaluation of the new samples. The proposed approach is tested on analytical functions, and then applied to the vehicle crashworthiness design of a full Geo Metro model undergoing frontal crash conditions.     

虚拟现实技术在城市规划设计中的应用

根据城市规划在城市发展中的地位,论述了虚拟现实技术及其在城市规划中的应用现状,总结了在城市规划设计过程中,实现基于web的多用户、可漫游、可视化的3D虚拟城市的关键技术和目前存在地问题,并指出了VR技术在城市规划设计中未来的应用趋势.     

基于序贯层次Kriging模型的微型飞行器机身结构设计优化

在基于仿真模型的工程设计优化中,采用高精度、高成本的分析模型会导致计算量大,采用低精度、低成本的分析模型会导致设计优化结果的可信度低,难以满足实际工程的要求。为了有效平衡高精度与低成本之间的矛盾关系,通过建立序贯层次Kriging模型融合高/低精度数据,采用大量低成本、低精度的样本点反映高精度分析模型的变化趋势,并采用少量高成本、高精度的样本点对低精度分析模型进行校正,以实现对优化目标的高精度预测。为了避免层次Kriging模型误差对优化结果的影响,将层次Kriging模型与遗传算法相结合,根据6σ设计准则计算每一代最优解的预测区间,具有较大预测区间的当前最优解即为新的高精度样本点。同时,在优化过程中序贯更新层次Kriging模型,提高最优解附近的层次Kriging模型的预测精度,从而保证设计结果的可靠性。将所提出的方法应用于微型飞行器机身结构的设计优化中,以验证该方法的有效性和优越性。采用具有不同单元数的网格模型分别作为低精度分析模型和高精度分析模型,利用最优拉丁超立方设计分别选取60个低精度样本点和20个高精度样本点建立初始层次Kriging模型,采用本文方法求解并与直接采用高精度仿真模型求解的结果进行比较。结果表明,所提出的方法能够有效利用高/低精度样本点处的信息,建立高精度的层次Kriging模型;本文方法仅需要少量的计算成本就能求得近似最优解,有效提高了设计效率,为类似的结构设计优化问题提供了参考。