基于Pro／E的机械零件三维CAD系统的研究与实现

研究了基于Pro／E软件平台，通过建立特征库和特征模板文件库，设计机械零件三维参数化造型CAD的方法和技术。并以圆柱齿轮三维设计为例说明了系统的实现。     

[生产计划]基于NSGA-Ⅱ的产品开发任务调度多目标优化

针对传统的加权系数法和约束法等不能很好解决产品开发任务调度多目标优化的问题,建立了以产品开发时间和成本为目标的多目标优化模型,采用改进的非支配排序遗传算法得出Pareto最优解集,并利用模糊优选法对该解集进行选优,确定了产品开发任务调度的最优执行方案。对两个经典多目标测试函数的求解及对比分析表明了该算法的优越性,结合实例说明了该方法的实施过程及有效性。     

纵向稳态磁场对电弧增材成形零件表面质量和性能影响的研究

外加磁场作用是影响电弧增材成形过程与成形零件性能的有效方式之一。为了研究外加纵向稳态磁场对低碳钢电弧增材成形零件表面质量和力学性能的影响,搭建基于GMAW的纵向稳态磁场辅助电弧增材成形装置,采用形貌分析、金相观测、性能测试的方法对比分析有/无外加磁场作用下成形试样表面质量、微观组织及力学性能差异。结果表明:相比普通熔积,外加磁场作用下,单焊道宽高比增大,形成宽而平的焊道横截面形貌,从而有效地改善搭接精度并提高熔积层表面质量,电磁搅拌作用还能够细化晶粒,减少熔积缺陷以及多道搭接区域的晶粒分布的不均匀性。此外,外加磁场作用还改变了铁素体和珠光体的占比和分布形态。力学性能测试显示,磁场作用使得成形样件在熔积方向和搭接方向的力学性能有一定的提升,力学性能的各向异性减小。     

梯度空心多孔结构优化设计方法

针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题,提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法。将不同水平参数的I-WP（I-wrapped package）型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模,并基于数值均匀化法对该结构的等效弹性属性进行了评估。通过引入凸优化理论的仿射概念,构造混合水平集函数,实现了梯度空心多孔结构的参数化建模;以刚度最大化为目标函数,建立了基于混合水平集方法的梯度空心多孔结构拓扑优化模型,通过优化准则算法进行求解,得到了具有良好连续性的梯度多孔结构。对优化结构进行了有限元分析,并采用选择性激光烧结技术制造了模型样件,开展了力学实验。数值案例和实验结果表明,该方法可有效实现空心多孔结构的参数化设计,显著提高了多孔结构的承载性能。     

承载散热一体化的功能梯度多孔结构拓扑优化设计

针对多功能结构承载散热一体化需求,提出面向功能梯度多孔结构的拓扑优化设计方法.首先基于三周期极小曲面实现C0连续梯度多孔结构建模;然后引入数值均匀化法计算多孔结构宏观等效弹性张量和宏观等效热传导张量;最后以多孔结构体积分数为设计变量,建立散热弱度和结构柔度最小化加权多目标拓扑优化模型,采用优化准则法求解.数值算例结果表明,相比于单目标拓扑优化设计,该方法通过牺牲较低的散热性能换取较大的承载性能提升,显著地提高了多孔结构的综合性能.     

基于权重法产品开发资源的优化分配策略

针对产品开发任务执行过程中资源分配不合理的问题,在基于权重法的任务关键度和任务执行小组综合能力量化分析的基础上,对任务和任务执行小组进行合理的初次分配和二次分配,实现了资源的最优分配,从而有效地缩短了整个任务的执行时间。最后通过示例分析,验证了该方法的有效性。     

以实训带动理论教学的CAD/CAM系列课程整合研究

总结了CAD/CAM系列课程教学中现有课程体系和内容、教学方式和实践环节的不足,提出CAD/CAM系列课程的教学应以实训为引导,边练边教边学,以过程导向的教学模式启发学生自主学习,以任务实训的实践方式培养学生的动手及创新能力,重新整合教学资源,使CAD/CAM系列课程教学重点突出、循序渐进。     

工期不确定下产品开发任务调度的多目标优化

针对产品开发中任务工期的不确定性,以产品开发时间最短和成本最低为目标,运用区间数方法描述任务工期的不确定性,建立了工期不确定条件下区间型多目标优化数学模型,并基于区间序关系将该模型转化为确定性的优化模型。采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解,得到了产品开发任务调度的Pareto最优解集。通过实例说明了该方法的实施过程,计算结果表明了该方法的有效性。     

极限负泊松比的微结构拓扑优化

基于拓扑优化理论与能量法,构建了一种求解极限负泊松比拓扑构型的优化模型。文中建立了一种便于数值分析的负泊松比函数,以此为目标函数构建优化模型,并在不同初始布局条件下,求解得到相应微结构的最优拓扑构型和极限负泊松比,并在有限元软件中对所得到的最优拓扑构型进行仿真分析,参考国家标准测量泊松比试验方法,得到相应拓扑构型的负泊松比,并与所构建的优化模型求解得到的极限负泊松比对比分析,验证所构建优化模型的正确性。