基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的优化设计研究

在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应,本文提出将惯容装置(Inerter)与VTMD中的阻尼器并联,从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器(VTMDI),并将其附加在基础隔震结构的隔震层,基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此,本文提出了一种基于两步优化法的优化策略,该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果;然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明:两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形,同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程,基于两步优化法的优化策略更为经济有效。

高速列车转向架变型设计知识推送系统构建与应用

变型设计是实现高速列车转向架定制设计的关键技术之一。针对当前高速列车转向架变型设计过程中缺乏有效的知识管理与重用方法,进而影响转向架设计效率与质量的问题,提出高速列车转向架变型设计知识推送系统构建与应用框架,分析高速列车转向架变型设计知识,利用知识图谱技术实现转向架变型设计知识的结构化表达与存储。基于此,提出知识图谱嵌入与路径推理相结合的知识推理技术,匹配并筛选出与当前转向架变型设计活动相关联的设计知识;开发高速列车转向架变型设计知识推送系统,实现嵌入设计活动的知识主动推送,并以高速列车构架变型设计为例,验证该系统能够为设计人员提供一个集成的知识支持环境,其具备一定的可行性与工程应用价值。

基于尺寸传递方法的产品变型关键尺寸提取

针对如何在产品变型设计过程中判断尺寸之间的相互影响关系,提出了尺寸传递策略。以零件尺寸为结点构建了尺寸约束树,将尺寸约束关系细分为数学约束关系和结构约束关系两类,在尺寸约束树的基础上构建了出/入度尺寸集,并针对不同的约束关系,分别采用尺寸变化概率算法和DEMATEL算法对各出/入度尺寸的变化程度和重要度排序进行了分析,使产品变型设计需求集中到少数相关尺寸上。最后通过实例对上述方法进行了验证。

飞机结构件智能协同设计方法与技术

为了提高飞机结构件的设计质量、效率和知识重用度,构建了人机混合增强智能协同设计平台。结合模糊技术和规则推理,设计基于模糊规则推理的专家系统,实现对飞机结构件的选型;利用CATIA CAA二次开发技术对飞机结构件进行基于尺寸和特征的参数化建模,实现飞机结构件模型的快速建立;基于实例推理对最佳相似零件进行检索,通过变型设计得到目标实例,并对目标实例进行实例评价与学习。以此完成飞机结构件的人机协同智能设计,提升飞机结构件设计能力,积累设计经验与知识,重用设计知识,提升飞机研发能力,缩短飞机研制周期,为装备制造业的智能协同设计提供了良好的理论基础。

山区高速公路“变异半互通+调头车道”灵活设计示例

由于山区地形狭窄、地质条件复杂、受制因素多、地形高差大,主线多以桥梁和隧道的方式穿越,预留互通布置的明线段落有限,诸多因素导致互通方案布设极为困难。在如此条件下,若仍然采用传统的互通布设方案,将会造成互通方案安全性低、工程规模大、施工难度大、对环境破坏严重,使得方案布设极为不合理。因此,对于山区高速公路互通布设,应从因地制宜的角度出发,灵活设计,在满足有关规范和技术指标的前提下不拘泥于传统的互通布设型式,结合具体互通的实际情况,构思各种异型互通型式,确保互通立交方案布设合理、经济、美观,与自然环境相协调。以玉龙(雄古)至维西高速公路石鼓互通工程为依托,通过因地制宜地采用“变异半互通+调头车道”互通型式灵活设计,有效降低工程规模、提高工程可实施性、与自然环境更加协调。

基于主从关联优化的产品族参数规划方法研究

针对产品族优化设计中存在的共性与个性的相互依存、制约关系,研究面向产品族的主从关联的参数优化规划技术。建立基于灵敏度分析的产品族参数识别划分方法,根据产品族设计参数的主从关联特点,建立优化问题的双层规划模型。提出一种采用多项式响应面拟合和遗传算法相结合的混合算法实现双层规划,下层采用多项式响应面法将双层优化目标拟合成为单层优化目标,在上层实现产品族公共参数的优化,再通过上层可适应参数的松弛约束关系传递,在下层利用遗传算法实现变型产品的参数优化。以起重机卷筒组件产品族规划为例,基于所提出的主从关联优化方法,得到个性变型产品参数最优值,为起重机卷筒组件产品及类似产品的产品族优化设计提供一种方法借鉴。

基于“互联网+”电梯轿厢模块化结构变异设计

【目的】为了满足用户对低能耗、轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化需求,搭建了一种“互联网+”轿厢模块化结构变异设计框架。【方法】首先,在B/S架构下,采用Vue技术开发用户自定义设计数据采集前端,获取用户定制化设计需求,并通过Springboot技术开发模块化结构变异设计后端,搭建前后端分离的Web框架,实现前后端数据的双向绑定。其次,在后端引入一种考虑应力约束的高比刚度拓扑优化设计方法,以轿厢结构强度和体积分数为用户自定义约束条件,以轿厢模块化结构刚度最大化为优化目标,采用移动渐进线优化算法为求解器,驱动轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化变异设计。然后,在优化方法中引入Heaviside函数,以保证设计结果具有清晰的几何边界。最后,以某型背包电梯轿厢架为例,在用户自定义界面设定轿厢结构的几何与力学边界参数,开展创新型轻量化轿厢架结构的变异设计,并对其进行有限元仿真分析。【结果】在给定设计需求的前提下,结构变异过程稳定、收敛性强,所设计的结构几何边界清晰;在相同的力学边界条件并满足材料的2倍最小安全系数条件下,所设计的轿厢架结构的质量比原有结构的下降了16.09%,其结构变形满足实际应用需求,其比刚度得到了显著提升,验证了所搭建结构变异设计框架的有效性。【结论】所搭建的设计框架能在保证结构强度的前提下提高结构的比刚度,可有效应用于轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化设计,缩短了轿厢模块化结构的设计周期,丰富了轿厢模块化结构的设计手段。

一种“可抛机翼”变构型飞行器设计与性能分析

变构型飞行器可以通过改变自身构型在不同的飞行条件下同时具备良好的气动特性,从而适应不同的任务需求和飞行环境。针对传统变构型方式会增加飞行器质量和结构复杂度的问题,设计了一种具有“可抛机翼”的变构型飞行器,其常规构型可实现高亚声速巡航,在抛离机翼后变为弹体达到超声速,用于末段突防、打击等军事用途,针对变构型前后2种状态进行不同飞行条件下的数值计算,初步评估该飞行器的气动性能,再通过飞行仿真模拟飞行器从抛离机翼到加速冲杀的全过程。研究结果表明:这种飞行器可以通过构型的改变适应不同的飞行环境,为高速变构型飞行器的构型设计提供参考。

基于Creo的自顶向下参数化设计方法

为提高设计质量和效率,并满足快速变型设计需求,在Creo软件平台支持下,采用自顶向下设计模式,通过骨架模型、关系式、尺寸约束、特征参照等参数化设计方法,实现设计信息从装配体向子装配体传递,再从子装配体向零件传递的过程。结果表明,该设计方法能有效降低设计出错率和工作重复率,尤其在进行系列化设计时,对关键参数信息调整后再进行模型再生,即可高效完成变型设计。

基于3D打印的船载无人机参数化设计

以降低船载无人机重量,提升船载无人机力学性能为目的,设计基于3D打印的船载无人机参数化设计方法。通过面向3D打印的SolidWorks软件建立以船载无人机结构柔度最小为目标,以体积、梯度等为约束条件的船载无人机参数确定模型;利用变权重变异鸽群优化算法,求解该模型,确定最小结构柔度对应的船载无人机参数;依据确定的参数,建立船载无人机的三维模型,并导入3D打印软件内;3D打印技术以分层处理的方式,完成船载无人机参数化设计。实践证明,该方法可有效确定船载无人机参数,建立船载无人机三维模型,有效完成船载无人机参数化设计。该方法设计的船载无人机最大应力较大,符合无人机结构刚度与强度等力学性能需求。

基于参数化的机械产品尺寸变型设计研究与实现

在分析当前三维参数化设计技术的基础上,结合 CAD系统、参数化思想和层次型数据表技术,提出了一种产品级的参数化变型设计方法。利用 SolidEdge变量表、Acess数据库和VB语言,开发了基于 SolidEdge的产品参数化变型设计系统。以注塑机的合模部件为例,演示了所提出的方法和开发系统的实际应用。

可拓学中优度评价方法在变型设计中的应用研究

大批量定制是一种面向 2 1世纪制造业的重要生产模式 ,其核心在于通过各种产品的变型设计等方式 ,以便有效地解决大批量生产的低成本、短交货期与定制生产的高成本、长生产周期的统一问题。本文论述了可拓学中优度评价方法 ,并以变型设计为例 。

基于事物特性表的产品变型设计研究

在对面向大批量定制的开发设计技术和事物特性表技术研究的基础上 ,提出了基于事物特性表和参数型CAD的产品变型设计系统的总体框架 ,并对基于事物特性表的产品变型设计的关键技术———如何在参数型CAD中创建产品的主模型、如何建立产品的事物特性表以及如何对产品进行变型设计进行了的探讨。在VB的环境下 ,采用面向对象方法集成了参数型CAD—SolidEdge和数据库SQLSever,开发了一个产品变型设计系统原型。

基于事物特性表的产品变型设计

事物特性表描述了标准化和规范化的产品信息,可以方便地实现产品变型设计和下游过程的变型响应。本文基于计算机集成产品工程哲理与方法,以CAD系统SolidEdge为具体应用对象,研究了基于事物特性表进行产品变型设计的原理,并借助Excel的表处理功能建立了事物特性表,对SolidEdge的变量表功能进行了二次开发,还通过二者的集成,实现了产品变型设计的方法和过程。最后,通过应用实例,验证了方法的可行性。

面向产品族的建模技术研究

文中针对大规模定制生产中的快速变型设计要求 ,研究了产品族模型的组成和表达方法 ;提出了产品族建模中的关键技术 ;

面向模块化、智能化、参数化的产品变型设计技术研究

变型设计是企业目前广泛采用的机械设计方法。在对参数化、模块化与系列化产品变型设计之间关系进行分析研究的基础上,结合广义模块化技术,采用基于实例的设计CBD(case-based design),利用参数化设计的"自上而下"设计(Top-Down Design)模式,形成了参数化、模块化、智能化相结合的系列化产品变型设计方法。并利用Solidworks二次开发技术及VB开发程序,实现了门式起重机系列产品的变型设计。

装配产品的变型设计研究

针对装配产品变型设计过程中的尺寸约束问题,提出了装配产品中零件的信息模型.研究了装配产品变型设计的基本原理,根据装配产品构成零件之间的配合关系类型,定义了一组基本的约束集,建立了反映各个约束集中构成零件之间关联关系的尺寸关系模型,与事物特性表技术相结合,实现了装配产品从上至下的变型设计过程,并以装配产品承载轮系为对象进行了验证.结果表明,零件信息模型和装配产品构成零件之间的尺寸关系模型满足变型设计过程中尺寸传递的需求,可以支持装配产品的变型设计.

产品模块可拓变型设计方法

为更好地支持产品多样化设计,提出了一种基于功构变换的产品模块可拓变型设计方法。针对产品模块变型设计需求,采用功能-行为-结构的迭代映射方法,建立存在模块的功构分解模型。通过数学模型中功构的可拓变换与分解,建立期望模块的功构分解模型,并采用功能流和功能模型IDEF0相结合的功能建模方法,建立期望模块的功能模型;基于功能模型的约束,通过结构单元的删除和聚合,进行模块功构要素可拓变换的传导变换分析,展开期望模块功构综合与结构设计,从而实现模块的变型设计。将该方法应用于堆垛机推拉机构的变型设计,双倍程推拉机构变型为三倍程推拉机构,验证了该方法的可行性和有效性。

基于模块化产品实例的变型设计技术研究

将模块化技术和基于实例推理技术引入到产品变型设计中,提出了基于模块化产品实例的变型设计技术。详细阐述了模块化产品实例的概念、基于模块化产品实例的变型设计流程和技术体系。开发了纺机产品设计系统,从而使粗纱机的变型设计得以规范化和智能化,提高了产品设计效率。

复杂产品变型设计及其参数传递方法研究

针对基于三维模型和有限元模型的复杂产品的变型与分析,研究了产品模型建模方法和参数传递结构,提出了适合复杂产品变型设计的参数传递规则,确定了模型参数之间的相互影响关系;介绍了复杂产品变型设计平台,实现了复杂产品的变型设计与分析。以开发的门式启闭机变型设计平台为例,对提出的方法进行了验证。