复杂产品信息多领域建模研究

为解决当前产品设计过程中存在的知识不能及时共享问题,将项目管理工具——设计结构矩阵应用到船舶设计中,分别建立了产品、流程和人员3个领域的设计结构矩阵模型和两两领域之间的领域配置矩阵模型,最终建立了包含3个领域的多领域矩阵模型,为协同设计原型系统的开发奠定了理论基础。     

产品层级演化开发过程的建模方法研究

为解决当前面向产品开发过程的设计结构矩阵(Design Structure Matrix, DSM)模型不支持层次性和构建困难等问题,提出了符合产品开发过程逐层演化特点的分层设计结构矩阵建模方法,给出了子DSM、局部DSM和全局DSM三类矩阵模型的定义和建立分层DSM模型的矩阵层级嵌套算法,最后以风力发电机组设计开发过程为对象,详细描述了分层DSM模型的建立过程,验证了分层DSM建模方法的可行性。     

基于传递矩阵法的风力发电机组整机模态分析

在风力发电机组的结构动力学设计中,整机自振频率和振型是重要的设计参数。作者根据风力发电机组结构特点将其简化为带扭转变形的无质量梁单元和集中质量惯量单元的有序组合,并根据单元受力特点建立了梁单元和集中质量惯量单元的传递矩阵。以叶尖为输入,塔架底部为输出,根据多体系统传递矩阵模型构建原理,建立了风力发电机组整机传递矩阵模型,并使用该模型对NREL 5MW风力发电机组模型进行了模态分析。结果表明:传递矩阵法所得分析结果准确可靠,相对于有限元法,传递矩阵还具有建模灵活、计算效率高、无需建立系统总体运动方程等优点,非常适合风力发电机组的设计和优化。     

基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的研究

分析公理化设计与设计结构矩阵的优缺点,利用二者的优势互补性,提出了公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成思想,详细研究了公理化设计与设计结构矩阵集成的方法与步骤,并提出了基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的框架模型,促成产品功能与结构的同步演化;开发了计算机辅助概念设计系统以支持公理化设计与设计结构矩阵的集成;最后以自动化物料运输系统为实例,详细阐明了公理化设计矩阵与设计结构矩阵集成的过程.     

并行产品开发过程的时间模型及其优化方法

针对并行开发过程中设计活动间存在迭代和重叠的情形,提出一个时间计算模型及其优化方法。依据矩阵规划后的设计结构矩阵,将设计活动组划分为多个耦合活动块和非耦合活动块,按信息流方向依次计算活动重叠造成的设计修改时间,进而建立产品开发的时间模型。在给定成本约束下,将开发时间最短问题转化为有约束的最优化问题,并给出相应的求解算法。最后通过实例运算表明了时间模型及其优化方法的有效性。     

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。     

应用有限元技术进行气动与结构联动设计的方法研究——基于ANSYS的某导弹弹翼柔度系数矩阵计算

采用有限元技术,应用ANSYS仿真软件分析复合材料结构弹翼在单位裁荷矩阵作用下的结构响应,通过建立计算模型,施加边界条件及多步载荷并进行求解,得到复材弹翼结构的位移情况,提取计算模型的节点位移值形成弹翼的柔度系数矩阵,该种计算方法能够充分考虑到复合材料结构特性为气动吹风试验设计与气动外形研究提供可靠的结构数据.实现了气动与结构的联动设计同步更新.     

应用有限元技术进行气动与结构联动设计的方法研究——基于ANSYS的某导弹弹翼柔度系数矩阵计算

采用有限元技术,应用ANSYS仿真软件分析复合材料结构弹翼在单位载荷矩阵作用下的结构响应,通过建立计算模型,施加边界条件及多步载荷并进行求解,得到复材弹翼结构的位移情况,提取计算模型的节点位移值形成弹翼的柔度系数矩阵,该种计算方法能够充分考虑到复合材料结构特性为气动吹风试验设计与气动外形研究提供可靠的结构数据。实现了气动与结构的联动设计同步更新。     

一种基于过程的计算机辅助设计方法

建立了一个基于整个产品设计过程的计算机辅助设计模型，该模型综合了设计矩阵、功能方法树、产品结构树和IDEF3模型的优点，并能集成第三方工具，支持设计者完成整个设计过程的活动和任务，能够获取和结构化设计过程数据。统一的设计数据模型使设计过程数据在整个产品生命周期中共享。建立了一个采用Java XML技术的软件原型系统用来验证模型的实用性。     

基于设计结构矩阵的多领域协同设计

将矩阵方法应用到复杂产品的多领域协同设计中,在分析多领域协同设计耦合关系的基础上,用设计结构矩阵来描述多领域协同设计的工作流程,并通过设计结构矩阵的初始化和重构方法来解决多领域协同设计中的耦合问题,以缩短产品设计周期,降低开发成本。     

应用DSM进行系统分析的研究

系统分析是系统工程学科中的一个主要方法。为实现定量化的系统分析，依据系统与系统工程特点，讨论了应用设计结构矩阵DSM进行系统分析的方法，提出了基于DSM方法的系统分析准则，给出了系统解耦与集成原则，讨论了系统分析的实现方法。针对系统的DSM模型特点，开发了系统工程分析工具。最后结合导弹总体设计过程给出了系统分析实例，以帮助理解文中的内容。     

TRIZ理论在粮食收集机设计中的应用

粮食摊晒和收集的机械化是农业发展的必然趋势,而想要实现收集与摊晒并存,效率与收净率兼顾的复杂功能,给机器的设计带来了很大的困难。采用TRIZ理论对粮食收集与晾晒过程中所存在的问题进行分析,通过转化通用参数寻找创新设计中存在的技术矛盾。根据冲突解决原理分析,解决了系统中矛盾冲突,对收集模块、行走模块及存储晾晒模块进行创新设计,并研究了粮食收集晾晒过程的"物-场模型",确定了集粮毛刷与晾晒挡板的具体设计方式,使粮食收集机实现收集与晾晒一体,效率与收净率并存的强大功能。最后通过建模将机体创新设计转化为虚拟样机,从而加工实体样机,经实际操作表明:机器操作性能良好,功能要求基本达到,可为后续相关研究提供参考。     

基于案例的工业设计情境模型及其应用

从基于案例推理和认知心理学的思想出发,提出包含问题情境、求解情境和解情境的设计情境概念,并建立基于案例的工业设计情境模型。该模型包含工业设计情境组织框架和情境推理模型。在此基础上以数控机床为对象,对该模型从情境三个方面进行知识表达,初步建立一个基于案例的计算机辅助工业设计系统,并应用到设计实践中。     

基于关联矩阵与设计结构矩阵的计算模型求解顺序规划

结合关联矩阵与设计结构矩阵,提出计算模型的求解顺序规划算法。关联矩阵可以描述计算模型与设计参数之间的关系,设计结构矩阵用来表示计算模型之间的依赖关系。基于少数已知设计参数,通过关联矩阵进行输入输出传播,可确定部分计算模型与相关设计参数的关系,并识别出耦合模型集。对耦合模型集进行解耦,使耦合集内计算模型之间的反馈量最小,通过遗传算法确定耦合集内计算模型的最优求解顺序。将耦合集内的计算模型当作一个宏计算模型,与其他的计算模型形成整体设计结构矩阵;通过对整体设计结构矩阵的下三角化,可得到所有计算模型的求解顺序。通过一个飞机重量计算例子,验证了以上提出的算法。     

公理设计中关键性耦合设计参数识别方法

应用公理设计进行产品设计时,耦合设计往往会不可避免地出现,针对此问题,提出一种识别关键性耦合设计参数的方法。利用分解操作识别耦合的功能集,采用基于三角模糊数的层次分析法对耦合功能集进行量化;然后基于全微分的方法将设计矩阵转化成基于功能要求的由设计参数构成的设计结构矩阵,对设计结构矩阵进行矩阵分析并提出工作量变换矩阵模型,以判断设计是否收敛并识别最能影响设计迭代的关键性设计参数;最后结合水冷卧式壳管式冷凝器产品的设计实例,对上述方法进行验证,分析表明该方法可以有效识别影响设计反复迭代的关键设计参数和设计模态,快速确定耦合原因的症结所在,从而指导进一步的再设计。     

3-(2SPS)三平动并联机构局部承载能力分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有较好的承载能力,而其承载能力与机构的雅可比矩阵密切相关,应用机构学理论求出其力雅可比矩阵,定义承载能力性能指标,得出了该指标在工作空间内的分布情况,并分析了局部承载能力性能指标与结构参数之间的关系,为该型并联机构的设计与开发提供了依据。     

3-（2SPS）三平动并联机构局部承载能力分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有较好的承载能力,而其承载能力与机构的雅可比矩阵密切相关,应用机构学理论求出其力雅可比矩阵,定义承载能力性能指标,得出了该指标在工作空间内的分布情况,并分析了局部承载能力性能指标与结构参数之间的关系,为该型并联机构的设计与开发提供了依据。     

一种专用药品封装机的概念设计

采用概念设计方法,建立了技术系统（即专用药品封装机）的功能结构,在求解出 各分功能作用原理的基础上,建立了系统解的形态学矩阵,通过解的不同组合得到 了专用药品封装机的多种设计方案,优选后得到最佳方案。     

基于客户参与设计的锻压机床快速设计系统研究

研究基于客户参与设计的锻压机床快速设计系统,快速设计系统将用户的性能要求转化为机床设计参数,计算并快速得到产品的设计方案,驱动锻压机床主机结构模板,快速得到产品三维模型,有效避免传统设计方法导致的装配干涉问题,得到客户满意的主机结构模型.快速设计系统在VC.NET环境下,利用Pro/toolkit提供的接口函数对Pro/Engineer进行二次开发,实现快速设计系统的开发,所开发的软件能够大幅度提高锻压机床的设计质量和效率.