基于SolidWorks的结构移植单元信息模型建立方法研究

基于现有的零件变异设计方法,从CAD模型基于特征的造型基准角度,以实现基于单元移植替换的零件变异设计为目的,为实现单元的快速移植变异,建立单元信息模型。对单元模型所包含的几何信息、关联信息、非几何信息进行详细分析,利用Solidworks2010API和.NET4.0开发平台,通过程序自动提取单元模型信息,将信息自动存储于数据表中,建立单元信息模型并给予实例验证。

单元移植技术在快速设计系统构建中的应用

以基于结构重用实现产品快速变异设计为目标,在前人研究成果的基础上,提出了基于特征单元移植的结构变异设计系统的构建模型,对其体系结构及其实现的关键技术进行了探讨。详细阐述了特征单元建模技术中特征单元信息模型、特征单元库的建立方法,并根据箱体类零件的功能和结构特点构建了箱体类零件的特征单元库;分析了组成变异零件基型的特征单元之间的布尔运算类型以及特征单元的具体分割操作过程;描述了通过切合面类型的判断,实现变异零件基型与移植特征单元的拓扑搭接操作过程。最后,通过一个箱体类零件结构变异的实例,说明了该系统实现零件结构变异设计的基本过程。

面向概念设计的扩展功能建模方法

在功能描述方法分析的基础上,提出一种对功能进行扩展建模的方法。建立扩展功能基模型及其基于本体的描述策略;提出表征功能之间关联的扩展功能关联模型,包括功能的逻辑关系模型、语义关系模型以及组合关系模型;提出建立扩展功能结构聚合单元的构想,这种聚合单元是一个不考虑具体的结构形式,而抽取出功能上的本质特征,集功能与概念原理结构特征于一体的强连接结构集合,这种聚合单元形式的引入,避免功构映射过程中功能关联图出现组合爆炸,同时也避免了在概念设计阶段使用常规机构而过早地限制住产品结构形式的缺陷。在此基础上,从功能单元可解性的判定、功能空间的正向扩展规则及逆向扩展规则三个方面给出功能推理的基本策略。通过实例描述扩展功能建模方法的应用以及引入扩展功能模型的有效性。

基于单元模型的产品结构概念设计

将功能单元与结构单元作为基本逻辑单元,提出一种基于单元模型的产品结构概念设计方法。建立了功能单元模型,以及产品级和零件级两种不同复合度的结构单元模型;以功能单元为载体,通过对表征功能单元间关联关系的邻接矩阵进行运算,得到功能单元的耦合集及其优先级关系,建立了设计活动的功能链图;以功能链图为依据,建立了功能单元—产品级结构单元关联矩阵,得到基于产品级结构单元组合的、满足功能需求的设计方案;以此为原形,进行产品级结构单元到零件级结构单元的运动及定位关系映射,建立了以功能表面为载体的、由功能表面及其关联构成的产品结构骨架,对其进行参数约束与结构扩展,即可完成产品结构的扩展。以搬运机器人为例,说明了所提方法的有效性。

基于设计结构矩阵和着色Petri网的产品设计过程建模与仿真

将设计结构矩阵与着色Petri网结合后,进行了产品设计过程建模与仿真的研究。首先利用设计结构矩阵对产品设计过程进行建模,从产品设计过程特点出发,为支持基本过程逻辑的描述定义了着色Petri网基本网模型结构,将设计结构矩阵映射为着色Petri网,建立了产品设计过程着色Petri网模型。在此基础上建立了对设计资源进行有效分配的动态分配模型,通过定量仿真分析,实现了产品开发过程资源冲突的检测及资源的重新分配和调整。桥式起重机小车设计的实例说明了该方法的有效性。

分布式产品开发设计活动流程规划

为尽量减少设计活动间不必要的交叉与重复,提出一种基于设计活动坐标表示模型和信息依赖度的分布式产品开发设计活动流程规划方法。首先分析设计活动的构成要素,建立关于设计活动构成要素的元模型,提出设计活动的坐标表示模型,并给出设计活动的关联模型及不同模型下的坐标表示规则,为实现分布式产品开发过程规划提供了理论基础。然后,给出了设计活动间信息依赖度的概念,采用模糊数法将其量化,建立信息依赖度度量模型,并利用AHP算法给出基于信息依赖度的设计流程规划方法。该方法简单易行,为分布式产品开发设计活动流程规划结果提供良好的参考作用。最后以单级减速器为例对上述流程规划方法进行验证。

基于图形单元的快速设计系统的构建

图形单元是从产品快速变型设计角度提出的一种新型信息建模方法,在系统总结基于图形单元的产品设计研究现状的基础上,从图形单元的特性、分类以及其自组织特性等方面分析了面向概念设计的单元化建模方法,并探讨了系统实现的关键技术,进而开发出面向产品全生命周期的快速设计系统,通过系统各模块间协同配合,可快速实现零件的自动化设计和智能化建模。最后通过运行实例验证了方法的有效性。

添加MWCNTs陶瓷拉拔模具材料的摩擦特性研究

通过真空热压烧结方法制备了添加多壁碳纳米管(MWCNTs)的Al2O3/Ti C/MWCNTs陶瓷拉拔模具材料,研究了其摩擦磨损性能、机械性能,并对其磨损机理进行了分析。研究表明:MWCNTs能够减小Al2O3/Ti C陶瓷拉拔模具材料的摩擦系数,当MWCNTs含量为5%时,Al2O3/Ti C/MWCNTs陶瓷的摩擦系数最小;随着MWCNTs含量的增加,磨损量呈现先下降后上升趋势,当MWCNTs含量为4%时,Al2O3/Ti C/MWCNTs陶瓷的磨损量最小。摩擦过程中,MWCNTs被拖覆到摩擦表面,具有自润滑效果,起到减摩抗磨作用。

电驱压裂橇研制关键技术研究及应用

电驱压裂装备将替代传统柴油机驱动压裂装备成为非常规油气增产增储作业主力装备。针对采油压驱注水工艺技术作业模式及装备输出能力需求特点,确定2500型电驱压裂橇的技术设计参数,重点对产品实现机理、功能单元组成及研制关键技术开展设计分析研究,构建产品技术方案,通过样机研制、场内试验及工业性试验对产品性能、可靠性及稳定性进行有效验证,产品在华东油田压驱注水工艺技术中得到推广应用。该产品的研制成功,将对推进采油压驱注水工艺技术作业向高效率、低成本、绿色环保方向发展具有重要价值与实际意义。

压裂装备智能化作业管理系统设计应用

压裂装备作为非常规油气开发的关键设备,装备的自动化、智能化水平决定作业的高效性和安全性。针对传统压裂装备作业中存在无法远程实时查询设备现场运行实时信息、关键信息数据量大、维保和故障维修针对性不强、组网方式单一及信息化管理水平低等现状,将数据采集技术、5G无线通讯技术、数据可视化技术、AR远程运维技术应用于压裂装备作业管理系统,并对所设计的系统进行应用验证,可达到提升设备整体智能化管理水平和作业安全性的目标,对于提升压裂作业装备的高端化、智能化、绿色化具有重要价值与现实意义。

基于功能与几何关联的单元化设计方法研究

为了缩短设计时间,提高产品设计方案生成的自动化程度,文章从功能与几何形体关联驱动的角度,提出了一种基于功能与几何关联的产品单元化设计方法。首先,根据单元的语义与结构特点,将产品的构成单元进行了有效分类,并将单元及其包含的信息从功能流的角度进行抽象,建立了单元符号模型;然后,根据产品的功能需求,从功能流的角度生成产品的设计方案;在此基础上,从单元的几何形体角度,考虑单元间的连接关系与特点,建立产品的装配信息模型,将各个单元组装成所需产品。最后,开发了基于功能与几何关联的单元化设计系统,并以实现直线传输运动的概念设计为例验证了系统的有效性。

电驱压裂装备整体供电技术方案分析及应用

纵观压裂装备发展趋势,电驱压裂装备作为清洁、高效、节能的油气开发装备,势必将逐步取代传统的柴油机驱动压裂装备。结合页岩气压裂作业运行模式及装备配置需求,重点论述燃气涡轮发电机组供电与网电供电两种技术方案,确定了两种供电方案所需的核心装备及整体配置需求,对两种供电方案的燃料成本进行测算与对比,供客户根据实际需求进行选择。整体供电技术方案的研究将为电驱压裂装备的市场开拓、工业化应用及为客户提供更好的作业服务具有重要价值和实际意义。

广义轴相似性检索方法研究

提出一种基于局部与全局的广义轴相似性检索方法。将广义轴相似性检索分为局部检索与全局检索两个过程完成。在局部检索中,首先建立基于零件几何信息和拓扑信息的零件信息模型,以此为基础通过建立相似度计算方法,实现广义轴的零件检索。全局检索分为模糊检索和精确检索两步,通过识别广义轴类型实现模糊检索;在精确检索中提取广义轴描述信息,将广义轴内部零件的几何外形、拓扑位置、零件之间的系统关系与广义轴类型关联驱动起来,生成编码信息并构建不同层次矩阵,最终使用优配算法计算得到相似度结果。最后以减速器中广义轴的检索为例验证了该方法的有效性。

电驱混砂装置技术方案设计分析

传统混砂装置由柴油发动机驱动液压系统,电控液完成压裂混砂工艺,噪声大、排放高、效率低、控制系统复杂且压裂液密度、添加剂比例等作业参数的控制精度低,对施工作业的质量和可靠性影响较大。笔者重点阐述变频电机组驱动技术方案,通过一组变频电机直接驱动吸入、排出、搅拌、输砂及添加剂机械装置,对电机转速进行变频矢量控制,达到压裂基液、支撑剂及添加剂的高质量混配。此技术方案的实施对大排量混砂装置实现节能减排、降低生产成本及提升作业效率与作业质量具有重要实际意义。