产品设计的基本理论与技术

产品创新已成为我国经济发展中工业创新的核心。产品创新是市场经济的企业行为 ,是从市场到市场的全过程。产品的概念发展与产品的设计是产品创新中具有决定性作用的阶段。系统地讨论了产品设计的基本概念、理论与基本技术。设计基本理论将首先建立设计过程模型 ,定义过程作用的场和域、约束条件及过程逼近目标解的受控行为状态 。

基于多学科涡轮叶片气动设计优化

涡轮叶片设计涉及到的学科有气动、强度、振动、结构、工艺、材料及传热等。由于其设计过程的复杂性,本文主要在气动、强度和传热3个学科的基础上,针对某型号涡轮级叶片的气动设计进行仿真优化分析的基础研究。其中涉及到涡轮叶片气动设计过程中的参数化建模、设计优化仿真集成以及设计优化模型的建立等,同时分析了设计中存在多变量优化策略的实施,初步实现了涡轮叶片在气动设计过程中耦合流场、应力场和温度场的优化仿真计算,最后对优化前后的结果进行对比分析。

利用用户定义特征实现基于约束设计

提出了基于约束的用户定义特征 (U ser Defined Feature,UDF)定义与实例化的通用机制及基于约束的特征库管理 ,并应用于国产 CAD/ CAM软件金银花 (L onicera)系统 ,以航空发动机转子为例 ,建立了转子特征库 ,对系统功能进行了验证 .该项工作既为详细设计阶段考虑装配约束和制造约束提供了方便 ,提高了设计效率 ,也为将用户定义特征与产品功能相联系。

STEP一致性测试系统的开发

STEP AP2 0 3( ISO10 30 3- 2 0 3- 1994)是表达 3D机械产品在设计阶段的产品数据的国际标准 ,它提供了一种独立于任何特定系统的信息通信的中性机制 .然而 ,如果不对应用系统进行确定其是否与标准相一致的测试 ,则产品数据交换的目标就不能完全达到 .文中在给出 STEP一致性测试的系统方法的基础上 ,通过已开发的 STEPAP2 0 3一致性测试系统 ,来说明如何实现

面向创新的用户需求获取与处理系统研究

面对日益激烈的市场竞争 ,企业制胜的法宝是快速响应市场生产出具有最优TQCS指标的创新产品。对产品创新的源头———用户需求信息的获取、分析与处理进行了简单描述 ,提出了逐层映射的需求模型 ,并介绍了Web支持的基于知识的产品需求敏捷获取与处理系统 (RADAR)

面向创新的产品需求获取与处理研究

模拟创新是我国企业寻求发展的出路之一 ,其中满足市场需求是产品创新的根本点 .如果将市场需求转化为指导产品设计的可操作的设计说明书 ,需要它们之间语义表达的统一、结构化的表达方法、结构化的映射关系以及产品生命周期内多领域的全局考虑 .本文在此前提下对市场需求如何进行敏捷地获取、分析和定义做了较为深入的讨论 ,建立了产品需求模型 ,并提出了支持产品创新的需求获取与处理软件系统RADAR的框架结构 .最后 ,给出了实现该系统的关键技术 .

基于设计任务单元的协同设计环境研究

针对工程产品设计的协同性、集成性和网络化要求,提出了以设计任务单元作为工程设计流程中的基本组织单元的设计方法,详细阐释了设计任务单元的信息模型及运行机制,给出了以设计任务单元为核心,以设计结构矩阵为组织形式,以功能、行为和结构表示的产品模型为支撑的协同设计环境体系架构,并以卫星总体设计为验证实例建立原型系统。

协同优化算法的改进

针对协同优化算法是多学科设计优化方法中应用最广、效果最好的MDO算法,但是在应用中存在计算困难的现状,分析了引起协同优化算法计算困难的原因,提出一种改良的协同优化算法——ICO多学科设计优化方法。改进学科一致性约束,增加系统级罚函数,采用快速启动方法,较好地克服了协同优化算法存在计算困难的缺点。标准算例试验结果表明,ICO多学科设计方法能够有效提高算法的稳定性、可靠性和计算效率。

企业信息集成系统中的过程管理

在研究过程分类基础上 ,建立了有利于增强过程自动化和动态管理的过程模型。对过程的动态控制进行了深入研究 ,给出了基于角色和规则的过程控制方法。

CAD与CAE集成的研究

产品设计和工程分析有效集成是获得满足T、Q、C、S、G性能产品的重要保障。阐述了实现CAD产品设计与CAE工程分析有效集成的影响因素,对CAD、CAE的集成进行了分类;并提出了“以CAE为中心”新的设计方式和基于这种方式的新的集成思想。

复杂工程系统多学科设计优化集成环境研究

复杂工程系统的设计是一个多学科互相适应的系统过程,是一个多学科交叉综合设计优化的多目标决策过程。针对复杂工程系统设计过程,提出了复杂工程系统多学科设计优化集成环境模型,作为提高设计自动化的平台,给出了集成环境的体系结构和技术结构方案,定义了集成环境优化设计的流程;详细说明了工程系统多学科设计优化方法、智能产品模型两项关键技术。最后对集成环境的实施和验证做了相应的阐述。

基于功能的产品设计过程研究

功能特征是控制整个设计过程的基本特征 ,通过对产品功能元、工作原理和零部件功能面的作用分析 ,提出了原理构件和功能联结的概念 ,并在此基础上用面向对象的方法建立了产品原理结构模型 。

合作伙伴的可拓综合评价方法

为了客观、综合地评价合作伙伴,首先建立了一般合作伙伴综合评价参考体系,然后给出了形式化的合作伙伴综合评价物元模型。在此基础上提出了一种定性与定量相结合的合作伙伴可拓综合评价方法。该方法利用可拓理论对经典集合理论和模糊集合理论的语义进行扩展,通过关联度、合格度和优度计算,客观地给出了合作伙伴综合评价结果,并通过DRAGON项目的应用场景得到验证。最后,给出了该方法与层次分析法和模糊综合评价法的对比,说明了该方法能够有效保证综合评价的质量和效率。

CAD系统语义特征模型的研究与实现

分析了传统的基于历史流管理的特征造型系统的缺陷和不足 ,提出了语义特征模型的分层体系结构 ,详细解释了语义特征模型的概念、使用方法和应用范围 ,阐述了特征依赖图、持久性ID、拓扑几何特征模型和Cel lular模型的概念与应用。最后 。

多学科优化集成设计框架

多学科设计优化 (MultidisciplinaryDesignOptimization—MDO)方法是解决复杂工程系统设计的有效方法 ,实施多学科优化方法的软件框架称之为多学科优化环境 ,介绍国内外在多学科优化集成设计框架的研究现状 ,以及我所正在开发的产品协同优化平台 (CoLlaborativeOptimizationVector CLOVE)。

支持虚拟产品设计的分布式协同开发环境

主要报告了在虚拟产品设计方面的研究与实践。产品设计要求与该过程相关的设计工程师协同工作。为了支持这种工作方式 ,建立了一个分布式协同开发环境 VCDE,并提供如下工具 :规划与管理设计过程的过程管理者 ,完成设计子任务的设计者空间和能够使设计者、设计工具方便交流的智能协调机制。VCDE原型系统的开发平台为 MSWin-dows NT4 .0并支持某型飞机涡扇发动机高压压气机的某级叶片轮盘设计过程。

卫星光学敏感器视场遮挡分析工具设计

在卫星构型设计中,要进行视场遮挡分析来判断光学敏感器是否会因为受到卫星其它部件的遮挡而失效.为了取代以往低效的手工分析方法,设计了卫星光学敏感器视场遮挡分析工具.介绍了该工具的设计方法及功能.工具基于三维CAD软件SolidWorks,并以动态链接库(DLL,Dynamic Link Library)的形式与SolidWorks紧密集成.在设计中运用了计算机图形学原理,利用SolidWorks API函数和Visual Basic编程语言进行二次开发.工具能够在SolidWorks中对卫星装配体执行以下敏感器视场遮挡分析功能:定义敏感器视锥特性参数,绘制视场遮挡图和计算视场遮挡率.

PDM中产品变量结构及变量化配置管理的研究

本文在传统产品结构模型的基础上，定义了一种适用于系列产品管理的统一的产品变量结构（PVS）模型，基于此模型提出了变量化配置管理（VCM）技术，并给出了一个应用实例。

概念设计集成系统与星座方案探索

进一步研究了快速方案选择和概念设计新方法.结合概念设计过程,给出星座方案选择和卫星概念设计的基本模型,在方案探索和概念设计中集成了风险和不确定性分析;应用系统综合设计优化平台(SDOF)开发卫星星座概念设计集成系统,实现卫星星座方案探索优选;集成系统交互、演进、分布式协同设计,可自动运行优化过程,同时可监视和控制设计任务单元运行状况,优化完成后用户可定制设计报告内容和格式;最后介绍了对地观测卫星星座概念设计实例,采用多岛遗传算法进行优化,初步验证了该系统在技术原理上的可行性.

PDM系统中产品结构与配置管理的开发研究

描述了PDM系统在企业中的应用和结构与配置管理在产品信息管理中的作用 ;分析了产品结构与配置管理的功能特点 ;根据管理数据的类型 ,实行了数据分类管理方法 ,采用了结构分层管理模型 ;建立了结构与配置管理模块的结构模型。