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。