面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术

提出了面向MDO的复杂产品多学科视图建模技术,给出以主模型为导向的多学科并行建模技术路线。通过建立复杂产品设计过程的层次分解与映射模型,分析产品组成的多学科性;给出多学科并行的设计方法,以实现各学科子系统功能的独立性;通过多学科视图建模的一致性规则及多模型的协同运行策略,解决冲突的协调问题;采用面向对象方法,建立起多学科视图建模技术的层次实现结构;基于优化技术与CAD/CAE的技术集成,实现多模型协同仿真与优化。该技术应用于汽车车身的多学科建模与仿真优化,实现了设计信息的动态交互与多学科共享,有效改进了产品设计水平,提高了产品的设计效率。     

基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术

数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。     

基于多视图模型的产品多学科协同设计研究

提出一种基于多视图模型的有效支持分布式多学科协同设计的框架结构。引入共享组件及学科Agent的概念，学科Agent通过对组件的继承与组合来构建产品的多视图模型。介绍了在不同学科模型的组件间通过功能、行为和结构等建立多层次的动态约束关系的方法，由此实现产品的多学科模型间的关联及一致性的维护。分析讨论了多个学科Agent间协商的知识级语义模型和交流机制，使设计者之间实现语义信息的交流和协商。     

产品多学科协同设计中的一致性维护方法

针对产品多学科协同设计的多域性、多视图性和动态性等特点,研究了多学科视图模型间的关联和协调方法,提出了一种融合功能、行为和结构等的多学科约束-关系网络模型,定义了结构关系集和语义关系集,通过综合应用关系、约束、语义推理及项目管理等多种途径和方法进行了多学科视图模型间的静态和动态协调,进而实现了多学科视图模型间的一致性维护,并以减速器为例进行了分析和说明。     

基于零件库标准的产品信息建模技术

基于STEP标准对产品全生命周期信息进行规范化描述，是产品信息交换的基础，但高层次语义描述能力较弱。零件标准（PLIB，ISO13584）从设计方法学角度出发，研究零件定义与产品无关时，零件库信息在计算机中的合理表达与交换，实现企业资源共享。PLIB通过总模型类，功能模型类和功能视图模型类及其结构，来表示产品开发设计方法和产品多域多级别视图。本文重点给出了产品几何视图信息建模，为产品其他视图的建立提供了一种方法。     

面向AUV多学科设计优化的参数化几何建模及其关键技术

为解决自主式水下航行器(AUV)多学科设计优化过程中几何模型自动更新的问题,研究了面向AUV总体概念设计的参数化几何建模方法及其关键技术。在具体分析AUV多学科设计优化流程及其对参数化几何建模要求的基础上,以UG NX7.0软件作为二次开发平台,利用VC++驱动其UG/Open API的建模功能函数,创建AUV参数化几何建模的工程应用程序,并重点解决了CAD建模过程中的结构特征关联、特征曲线控制、肋骨类型转换、曲线段壳体肋骨建模和冗余特征参数处理等关键技术。最终,通过两个优化实例验证参数化几何建模方法的可行性,结果表明该方法满足了多学科设计优化的要求,对建立AUV总体概念设计多学科优化集成平台有重要意义。     

多视图企业建模方法中的视图一致性研究

针对多视图企业建模方法中普遍存在的视图一致性问题，以集成化企业建模方法为例，提出了视图一致性研究的一种基本思路。首先简单介绍了视图的划分，进而详细分析了视图间的关联，然后提出了视图一致性规则。在这个规则约束下，运用一种关联消解的思想，使企业建模的任意一个阶段内两个视图间只通过一个唯一路径关联，其后提出了保证视图一致性的机制，最后分析了一致性约束对模型定义、建模步骤、多用户协同建模的影响。     

面向多学科优化的柴油机本体建模与应用

为解决柴油机产品多学科设计优化过程中的信息模型语义简单、信息无法继承与共享等问题,提出了面向多学科优化过程的柴油机本体模型建模方法。设计了柴油机本体和多学科设计优化本体的顶层结构模型,对建模对象的语义关系进行了分析,针对该模型的多域大结构特点,提出基于Tableau的一致性检查算法。为实现从企业产品数据库到所提模型之间的映射,提出基于语义对准的数据库与该模型的交互技术,实现了基于本体技术的产品数据库中信息集成与语义化操作。设计了柴油机产品多学科设计优化平台的体系结构,开发了原型系统平台,并在该平台上完成了语义检索和语义驱动的多学科优化应用实例,验证了所提技术与方法的有效性和可行性。     

面向产品全生命周期的产品开发过程建模

研究了通过产品开发项目全局计划进行面向产品全生命周期的开发过程建模问题。介绍了在产品全生命周期原则下分步建立全局计划，实现对产品开发过程进行描述、分析与优化的建模原理。通过将全局计划映射为多视图过程模型，验证了建模方法的可行性，并以实例说明了该建模方法在PDM系统上的应用。该项研究为解决制造企业在产品开发过程管理方面的瓶颈问题提供了可行的途径。     

高超声速飞行器多学科优化建模方法

为建立高超声速飞行器多学科设计优化软件系统,研究了一种面向多学科设计优化的建模方法.通过分析系统分解带来的学科设计冲突,建立了两种多学科连续性条件.据此连续性条件,结合现有飞行器设计流程,提出了一套建立多学科设计优化模型的方法,包括系统分析模型和系统优化模型.针对高超声速飞行器方案设计,研究了包含弹道/控制、气动、超燃冲压发动机、结构、热保护系统等五个学科的多学科设计优化问题.采用所研究的多学科设计优化建模方法,构造了系统级模型,并在框架软件中按照此模型集成各学科软件,建立了高超声速飞行器多学科设计优化软件系统.