数字样机技术在活动发射平台方案论证中的应用

活动发射平台是大型机电宇航设备,承担着大型运载火箭的安装、测试、转运、加注和发射的任务。针对活动发射平台设计、制造及运行工况的复杂性,基于数字样机技术总结一套技术状态可控的数字化模装、仿真驱动的可视化验证、工艺规划的可视化展示等方法,解决了大型结构设计、复杂系统接口匹配、功能及性能指标验证、大型件生产工艺规划等问题。该方法已经应用在活动发射平台研制阶段,验证了方案合理性、功能实现性、性能满足性和产品制造性等,保证活动发射平台按照预期设计制造完成,已投入实际使用。

虚拟现实技术在数字样机开发和展示中的应用研究

本文探讨了基于虚拟现实技术的数字样机在产品开发中的若干关键技术和应用。通过分析相关技术特点,展示了数字样机的交互方法研究和数字样机与物理机交互实现,并且强调了它们在产品设计、测试和培训中的重要性。通过深入研究这些内容,以期为产品开发者和研究人员提供参考。

数字样机全生命周期研究综述

数字样机的问世在几何属性和功能特性方面取代了传统的物理样机,有效减少了产品在试制环节不必要的重复试验,从而降低了生产成本,显著减少了时间投入,并提高了产品质量。本文简要介绍了数字样机的概念、国内外数字样机研究现状及数字样机发展的1.0和2.0特性,从产品的全生命周期角度分析了数字样机各个阶段的应用,重点介绍了数字样机在产品设计阶段及使用维护阶段的关键作用,最后阐述了当前数字样机技术发展面临的挑战及未来发展前景。本文的论述为数字样机的设计人员提供了参考。

固体姿轨控发动机数字样机技术研究

针对固体姿轨控发动机数字化研发需求,解决数字样机技术在固体姿轨控发动机领域的应用问题,本文构建了基于知识规则的固体姿轨控发动机几何建模方法,建立基于SST k-ω湍流模型的固体姿轨控发动机内流场高精度仿真模型,提出固体姿轨控发动机性能不确定性分析方法,开展固体姿轨控发动机多层级数字化模型集成与验证方法研究。研究结果表明:构建的固体姿轨控发动机数字样机压强和推力稳态性能偏差分别为4%和3.6%,推力连续调节过程数字样机压强和推力性能偏差分别为4.98%和6%,表明固体姿轨控发动机数字样机具有较高的性能预示精度,研究成果可应用于发动机总体方案设计和方案性能快速评估,以期推动我国固体姿轨控发动机研发模式变革,促进固体发动机设计技术创新发展,带动固体发动机行业整体实力跃升,为未来智能化固体发动机发展奠定技术基础。

基于数字样机模拟仿真的液压站压力补偿参数获取方法研究

当液压站与液压执行元件之间距离较远时,管道阻力会造成执行元件处的压力明显下降,无法满足预期工况的需要,而在一些特殊情况下又无法在执行元件的前端加装仪表用于监测及校正压力数值。探讨了一种以数字样机仿真模拟为基础获取压力值补偿数值的方法,通过仿真运算获得常用工况下液压站的流动状态,从中提取液压系统的供压端与进入执行元件前执行端的压力数值,构建两者间的压力关系曲线,再以执行端的压力为基准,利用超前控制方式提高供压端的压力值,以补偿管道阻力造成的压降。

基于装备数字样机的数字化军检方法研究

数字样机技术是新时代背景下装备研制的重要手段,传统的军检模式已无法满足基于数字样机的装备研制体系对军检技术精准、高效、便捷等方面的要求。结合军代表质量监督和验收工作发展的需要,基于数字样机的装备研制体系,研究了在装备工程研制阶段开展数字化军检的流程和方法。结果表明:开展基于装备数字样机的数字化军检,能够使军代表的监督工作覆盖装备的整个生命周期,显著提升军代表对装备质量的管理和监督能力。

武器装备数字样机模型研制质量管理方法研究

针对武器装备数字样机模型开发面临的模型置信度水平不高、仿真试验可信度不足等问题,以模型置信度及精度测试方法为牵引开展质量管理方法研究。基于武器装备的全面质量管理理念,提出了数字样机模型的“建-评-管-用”规范框架,明确了各个研制阶段的质量管理规范要求。同时给出了数字样机模型要素的置信度评价和精度评价方法,以及数字样机中的数据要素质量检查、数据交换和传递管理要求。再通过建立模型测试和模型验证及评价流程,指出了武器装备数字样机模型质量管理评价的实施途径,为构建利用实装数据对模型进行评价和迭代优化的机制提供借鉴和支撑。

复杂产品典型零件加工数字样机实现方法的研究

提出考虑加工因素的数字样机构建与分析问题,通过对零件尺寸公差概率分布的分析,以零件的设计尺寸及公差为依据,提出求取产品近似实际加工尺寸的方法,用以生成零件加工数字样机。以水轮发电机组主轴为例,说明生成典型零件加工数字样机的方法,并从零件运动特性分析出发,对主轴设计数字样机和加工数字样机的振动固有频率进行差异比较分析,说明生成加工数字样机的重要意义。

基于参数化设计的DTⅡ型带式输送机数字样机系统开发

基于数字模型参数化建模方法及虚拟装配技术开发了DTⅡ型带式输送机数字样机系统。该系统能够根据总体设计要求及参数选型方式快速建立各类DTⅡ型带式输送机数字模型。系统工作原理是根据输送机的结构特征及功能,将输送机分为头架、尾架、中间架、托辊以及辅助设备等几部分。每部分的典型零件通过电子表格的数据进行参数化尺寸驱动,实现零件的实例化。最后调用装配指令将所有实例零部件总体装配起来,完成数字样机的建模工作。这种建模方法便于编辑和修改模型,节约时间和成本,大大提高效率。可以用于设计验证、分析、论证。为产品设计打下牢固基础。

基于数字样机的舰船维修性设计分析技术

针对传统维修性分析技术的准确性与直观性问题,结合舰船维修性设计的实际需求,基于虚拟样机建模、虚拟人建模与仿真、参数化维修动作建模与仿真、基于维修问题的维修性分析等关键技术,以包含界面层、应用层、对象层、技术支持层的系统框架为指导,在商业软件Jack 7.0的基础上,通过二次开发设计实现基于数字样机的舰船维修性设计分析系统。同时,以舱室内某型水质后处理设备更换滤芯维修任务为例,开展维修性设计分析、评价和改进,从技术上验证了该系统的可行性与有效性。

数字样机技术在复杂产品工程设计中的应用研究

简要介绍了数字样机技术的特点和意义,给出了数字样机技术的应用现状,结合复杂产品工程设计的特点,分析了复杂产品工程设计阶段的对数字样机平台的需求,确定了数字样机平台功能分析。基此分析了数字样机平台的总体框架和逻辑架构,重点分析了设计验证与优化、设计协同、维护支持的实现方法,给出了数字样机技术的部分应用示例。结合已开展的研究工作和存在的问题,探讨了下一步急需开展的研究工作。

复杂产品数字样机的构件化分析方法研究

为提高复杂产品的分析模型和知识的重用,提出了复杂产品数字样机构件化分析方法。该方法以分析元作为分析知识、模型和信息等相关内容的基本组织方式,以分析树作为分析元层次结构及相互关系的组织方式。在分析复杂产品层次化结构的基础上,研究并构建复杂产品层次化信息模型和构件化分析信息模型,作为复杂产品分析信息的组织和处理的基本机制。研究并形成产品构件化分析的实现技术,包括构件化分析过程、信息模型构建、关键参数识别、性能目标约束方法等。最后以水轮发电机为例,进行构件化分析的实现。

虚拟数字样机开发(VPD)支持技术的研究

简要介绍虚拟数字样机开发技术 (VPD)的基本概念 ,论述VPD的特点和实施VPD技术的目的 。

摩托车产品开发数字样机技术研究

介绍国内外摩托车制造行业数字化技术应用情况。通过对数字样机技术的特征和构成的分析,提出全新的产品开发思想和方法。

支持模型驱动开发的飞控系统数字样机设计

针对飞控系统设计面临的各种问题,研究了一种基于图形化建模语言、支持模型驱动开发的飞控系统数字样机设计技术。基于Rhapsody,STATEMATE,Simulink等搭建了用于飞控系统数字样机设计的支撑平台,研究了基于支撑平台的飞控系统数字样机设计流程及数字样机的四个不同侧面;以一小型无人机飞控系统为例,详细介绍了其数字样机设计,并进行了两个层次的检查和仿真验证。设计实践表明该方法能有效缩短设计时间,提高设计质量,支持后期软件的模型驱动开发,适用于各类飞行器控制系统数字样机的设计。

双曲肘连杆式合模装置数字样机刚柔耦合问题求解方法

目前精密塑料注射成型装备的数字样机广泛采用多刚体动力学系统,没有考虑机构运动过程中构件的内应力大小和分布情况,难以求解大位移的合模运动与小位移的结构变形的相互耦合问题。针对精密塑料注射成型装备复杂的动力学特性,建立双曲肘连杆式合模装置数字样机,并在此基础上柔性化处理拉杆、十字头连杆、前肘杆、销轴等关键零部件,获得拉杆的前22阶模态。在合模装置数字样机的仿真分析中,十字头连杆起动过程出现速度拐点,需要考虑十字头连杆的弹性变形。对双曲肘连杆式合模装置数字样机进行刚柔耦合动力学分析,通过中心差分法,求解合模装置数字样机起动过程中十字头连杆的弹性变形,为精密塑料注射成型装备新产品的开发提供了可借鉴的方法。

基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用

为了提高产品仿真建模的效率并增强仿真模型的可重用性,提出了一种机械产品虚拟样机运动模型的构建方法。利用仿真组件表达产品机构的设计知识,描述了机构中与运动学相关的各种信息。建立了关键设计参数与产品CAD模型设计信息之间的相互映射关系,通过修改关键参数实现快速重用机构的运动仿真模型。采用数值算法对模型进行分析求解,获得产品机构中各零部件的各种运动行为数据,并在虚拟环境中进行了运动仿真展示其运动学行为。该方法在虚拟环境下机械产品性能评测中得到应用,并利用某型号汽车的转向和悬架系统进行了验证。通过仿真实例表明,该方法具有较好的实用性和扩展性。

基于AABB层次树的数字样机空间区域计算与搜索方法

为了准确地从复杂产品结构树上搜索大规模数字样机中特定空间区域的数字模型,开展关联设计和数字样机检查工作,避免复杂产品研制对高性能计算机的严重依赖,提出了产品数字样机区域划分方法。首先给出了数字样机区域层次树,然后设计了基于构建、更新和搜索AABB层次树的数字样机空间区域自动计算与搜索算法,最后将研究成果应用于某民用型机的研制。应用表明该方法大大提高了区域数字样机模型的加载效率,缩短了数字样机的关联设计和协调周期。

基于数字样机的铁路客车转向架动态设计与仿真

以仿真为核心的数字样机是虚拟现实技术在工业界的典型应用,是提高工业产品设计质量和效率的重要手段。从铁道车辆转向架设计的要求出发,提出了基于数字样机技术的转向架动态设计与仿真平台的框架结构与设计流程,并结合典型零部件的设计过程,从结构设计、机械物理性能和加工工艺仿真等方面,对基于数字样机技术的转向架动态设计与仿真的关键技术和方法进行了阐述。

面向航天器总体装配的工艺数字样机可视化自动构建方法及系统

为了解决传统模式下航天器手工装配过程中,产品装配信息、产品间装配关系、紧固件等信息获取效率低下的问题,以设计三维模型和模型补充表格为输入,并在对航天器产品进行分类、定义的基础上,通过解析设计三维模型中不同产品的装配关系和属性,以产品类型匹配原则、装配约束原则和几何关系原则为标准自动构建出了面向航天器总体装配的工艺数字样机,从而实现在三维模型中能够自动化展示航天器总体装配信息,最后结合工程实践,验证了所提方法的有效性。