基于联结语义的概念结构建模方法研究

针对零件结构中几何元素与附着于几何元素之上的设计意图的统一表示问题，提出了基于联结语义的概念结构建模方法.该方法在零件概念结构抽象和分解的基础上，以更符合设计者表达习惯的语义形式简洁地表示零件结构间的约束关系.分析了在结构设计过程中的联结语义及其蕴涵的约束信息，建立了联结语义的约束规则集描述方法.采用联结语义关联图给出了面向概念设计的零件结构模型，实现了结构联结约束信息的抽象表达.实例研究结果表明，该建模方法使设计者可以更直观、自然地在高层次的语义层表达产品设计信息，实现工程语义的形式化表述.     

一种基于符号的产品设计单元重用技术

将符号学方法与产品设计的历史与过程相结合，借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义来实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一，给出了基于符号的产品设计单元表示和符号单元的层次划分，并在此基础上提出了面向可重用的4种常见符号单元演变类型，通过符号单元的演变辅助设计概念的重用和扩展，实现符号单元重用与产品设计过程的结合，给出了基于符号单元重用的产品设计过程模型。     

基于TLBO算法的不确定性条件下复杂产品协同设计的可靠性拓扑优化（英文）OA

复杂产品的拓扑优化设计可以显著节省材料和节能,有效地降低惯性力和机械振动。本研究以一种大吨位液压机作为典型的复杂产品,用于阐述该优化方法。本文提出了一种基于可靠性与优化解耦模型和基于教学学习的优化（TLBO）算法的可靠性拓扑优化方法。将由板结构形成的支撑物作为拓扑优化对象,重量轻、稳定性好。将不确定性下的可靠性优化和结构拓扑优化协同处理。首先,利用有限差分法将优化问题中的不确定性参数修正为确定性参数。然后,将不确定性可靠性分析和拓扑优化的复杂嵌套解耦。最后,利用TLBO算法求解解耦模型,该算法参数少,求解速度快。TLBO算法采用了自适应教学因子,在初始阶段实现了更快的收敛速度,并在后期进行了更精细的搜索。本文给出了一个液压机基板结构的数值实例,说明了该方法的有效性。     

基于强度Pareto进化的注塑机注射性能多目标优化

为实现大型注塑机注射性能的优化设计,构建了注射压力、注射速率和注射功率优化模型,应用多目标进化算法,系统分析了影响注射性能的各方面因素.改进强度Pareto进化算法,引入模糊C均值聚类,加快外部种群的聚类过程.采用约束Pareto支配和浮点数、二进制混合染色体编码策略,一次运行就能求得分布均匀的Pareto最优解集,并使用基于集合理论的方法选择一个最优解.试验分析表明:结合了强度Pareto进化算法与模糊C均值聚类方法的混合算法在提高注射综合性能的同时,能够获得比线性加权法分布性更好的Pareto前沿;且与强度Pareto进化算法相比,显著缩短了运算时间,具有较高的效率与鲁棒性.     

面向寿命终结阶段的机械产品设计绿色多准则优化

针对机械产品设计过程中通常考虑产品寿命终结阶段(End-of-life,EOL)报废处理过程的可拆卸性、再制造性、环保性等单个绿色质量因素影响,导致机械产品的回收拆解中可重用、回收零部件由于拆解过程费事、费力、经济性差无法回收重用或因回收重用价值不大导致零部件被直接废弃,造成严重的环境污染.从回收拆解作业效率、回收拆解...     

基于有限元分析的夹具针杆精度控制

以某机电耦合的宝石加工专用装备的夹具针杆为例,建立了宝石加工过程中磨削力的计算公式和夹具针杆的载荷模型,采用有限元法进行受力分析,得出夹具针杆的支撑点对针杆的挠度影响,通过选取适当的支撑点位置来控制宝石加工装备的加工精度,为提高宝石加工专用装备的精度提供了一种有效的方法。     

集成迁移学习的轴件表面缺陷实时检测

针对轴件表面缺陷分析过程中存在小样本和实时检测效率低的问题,提出一种集成迁移学习的轴件表面缺陷实时检测方法。首先通过相似领域图片的迁移学习,减少对人工大规模标注数据的经验性依赖,采用主成分分析法完成表面缺陷的降维和关键特征向量提取,建立轴件表面缺陷的特征空间,并利用空间位置求解迁移学习的源领域,降低领域间距离度量的复杂度;其次通过训练源领域图片的特征提取器,将特征提取器的网络权值迁移至YOLO V3目标检测模型中,完成相似领域的知识迁移,建立高速生产状态下的轴件表面缺陷实时检测模型。试验表明,该方法在轴件生产现场的实时检测中具有较高的准确度和鲁棒性,集成后的算法模型各类缺陷正检率达97%以上,平均精度均值的方差值缩小近3倍。     

支持4D打印的可控变形结构设计研究进展

4D打印是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术。通过几何结构设计、智能材料分布设计,4D打印可以制备具有可调节形状、特性或功能的可控变形结构。可控变形结构通过外界的刺激,按设计好的特定方式发生形状、性能和功能的变化,从而使其满足不同领域的应用需求。对可控变形结构的二维结构设计方法和三维变形设计方法的技术研究进展进行综述,总结了支持4D打印的可控变形结构设计的突出成果以及创新性技术。结合4D打印的概念和支持4D打印的可控变形结构设计的研究现状,对其在机械、生物医学等领域的应用进行了展望。     

集成自动导引车路径规划的智能制造数字化车间设备布局优化方法

智能制造数字化车间具有自动导引车(AGV)、加工设备高度集成的特点。针对智能制造数字化车间布局和AGV路径规划分开优化,使得某区域的物料搬运过于集中,导致该区域AGV搬运工作量繁重,影响AGV路径规划的问题,建立了以物流运输量最小,物料搬运时长最短以及AGV数量最少为目标的智能制造数字化车间布局和AGV路径规划集成优化模型。提出一种改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法,采用系统化布置设计法来生成部分初始种群,增加初始种群分布,防止陷入局部最优;将不等长的双链染色体与疫苗接种策略引入非支配排序遗传算法,提高了算法的寻优速度和精度;最后求解得到一组Pareto解集,供决策者优中选优。通过实例验证了所提方法的有效性。     

基于牛顿迭代混沌特性的机构综合新方法

为进一步探索混沌理论在解决实际工程问题中的应用,提出了基于牛顿迭代混沌特性的平面四杆机构运动综合问题的快速求解方法.借助计算机代数系统将平面四杆机构的综合问题归结为一元多项式方程的求解,并利用牛顿迭代法的混沌特性快速找出多项式方程的全部解,取其中的实数解代入机构综合的数学模型,即可求出其他机构参数并进行优化设计.由刚体导引的铰链四杆机构和曲柄滑块机构综合的实例证明了该方法具有简单、快速、求解过程可视等优点.