支持数字样机设计的集成设计信息建模

以产品仿真模型及其设计活动为主要控制对象,研究面向数字样机的产品设计信息建模的特点,并建立了支持数字样机设计的集成设计信息模型.将产品设计控制对象抽象为反映产品静态特性和动态特性的信息元及反映产品设计活动的设计元.从产品几何仿真、物理仿真和行为仿真三方面建立数字样机对象信息模型;以设计树对象、设计角色对象和资源配置对象建立设计过程控制信息模型.以此为基础建立面向数字样机的分布式产品协同设计仿真环境.     

机械产品设计的过程建模

产品设计是一种复杂的人类创造性思维活动.在分析产品设计及其过程的基础上,利用集合与映射的理论与方法,依此建立了产品设计、产品设计过程、产品概念设计过程的模型,给出了产品概念设计过程的网络算法框图,并且详细定义了后者的分解与综合的流程,为产品设计过程的模型化、规律化打下了良好的基础,同时也为产品全生命周期设计过程计算机软件支持工具的开发作出了有益的探索.     

复杂工程系统综合设计优化环境

建立了系统整合、流程统一、参数优化、协同设计的综合设计优化环境.通过 分析复杂工程系统的特点,建立了具有高可扩展性的多层体系架构.阐述了组成该环境的4 个关键模块:项目组织与管理模块,保证项目进度和质量;以设计结构矩阵为表达形式、以 工作流参考模型为运行机制的过程建模与执行模块,提供跨部门的任务流转;基于组件技术 ,实现人员、数据和工具在网络上紧密集成的设计任务单元模块,为系统设计提供简洁一致 的任务模型;以产品数据管理(PDM,Product Data Management)为信息基础结构的产品数 据模型,提供单一数据源.最后给出了技术实现和运行机制.该环境的原型系统已成功地经 过了气动、结构、控制和总体设计等领域的设计与优化技术测试试验.      

组合Web Service支撑系统的研究与实现

为实现Internet环境下企业间的业务过程集成,分析、研究了业务过程集成的基本功能需求及Internet环境下业务过程集成的新需求,讨论了组合Web Service支撑系统的原理及其体系结构.该系统为组合Web Service提供了定义、部署、运行及监控管理等较完善的功能支持,并利用服务的动态组合机制解决了Internet环境下跨企业业务过程集成动态性要求高的问题.      

机械产品装配关系建模

针对机械产品装配结构和装配关系描述问题,提出了面向机械产品装配过程的"装配树"概念.以设计装配图、产品结构树为基础,结合装配过程、装配层次结构和装配顺序特征构建了"装配树"模型,并解决了产品结构树的功能延伸和描述完备性问题.在产品"功能-结构"映射关系明确的前提下,提出了以产品功能为中间转换载体的装配树层次结构建模思路,给出了"装配树"构建方法和步骤.最后以某型柱塞式喷油泵泵油系部件装配树构建为例,验证了"装配树"概念的可行性和构建方法的可操作性.     

基于公理设计的产品可靠性要求实现方法

针对可靠性设计要求难以系统、全面落实到产品设计方案的问题,提出了一种基于公理设计的产品可靠性要求实现方法.首先,应用公理设计原理进行产品初步设计,从而确定其功能需求,并针对各项功能的保持要求进一步扩展功能保持需求（扩展的功能保持需求构成功能保持域,该域包含于功能域）,进而系统导出参数化的可靠性设计方案;其次,根据功能保持需求扩展或优化设计参数,构建考虑可靠性设计要求的域映射模型,并给出应用独立公理进行方案评价的方法.同时,以温度传感器设计为例贯穿全文,验证了所提出方法的可行性和有效性.      

飞控系统虚拟设计环境

开展面向设计的飞控系统虚拟原型机开发环境研究,提出了飞控系统虚拟设计环境的3层次结构:第1层为运行管理层,以数据库为基础,其核心为PDM(产品数据管理)软件.第2层为虚拟技术层,提供余度飞控计算机、舵回路、传感器等的虚拟原型的生成.第3层为仿真支持层,支持人在回路的仿真验证.分析了实现每层功能的关键技术,并基于该虚拟设计环境,完成了虚拟四余度飞控计算机的设计和验证,使该开发环境具有面向主要结构参数、性能参数、价格参数的虚拟余度飞控计算机系统生成功能.     

面向产品生命周期的质量数据模型

在对产品生命周期和产品进化链质量保证过程分析的基础上,提出了一种面向产品生命周期和产品进化链的多层次质量数据模型.该模型以融合产品结构模型和产品进化模型的广义物料清单作为单一数据辐射源,通过产品进化模型完整表达产品的改进过程,实现了产品进化生命周期内的质量数据的集成.在产品生命周期内将广义物料清单的多视图按产品生命周期质量管理过程实例化,并以此作为质量数据载体.围绕质量数据载体阶段性的质量管理过程组织产品实现过程中质量业务活动,以质量业务活动为基础,完成具体的质量数据对象的操作与关联,通过"载体—过程—活动—业务对象—物理数据"的关联实现了产品生命周期质量数据的集成.      

分析驱动设计方法研究与应用

对产品设计过程中的大量迭代现象,从设计方法上进行了深入分析与高度总结,提出了分析驱动设计(ALD)方法,定义了设计信息(DI)、设计活动(DA)、设计模型(DM)、设计文件(DF)和分析驱动设计流程(ALDF)等基本概念.分析驱动设计方法的核心内容是分析驱动设计流程.详细阐述了分析驱动设计流程中的设计信息和设计活动;重点讲解了分析驱动设计流程的设计活动规划方法,并给出了串行化和并行化的设计活动规划的时间计算公式.基于自动化的分析驱动设计流程对产品设计方案进行验证和优化,提高了产品设计效率和设计质量,解决了分析驱动设计方法中的部分关键技术,并以航发涡轮叶片为例验证了分析驱动设计方法.     

基础软件平台集成测试组合选择方法

针对基础软件平台集成测试组合爆炸的问题,研究了组合设计方法,提出了一种基于组合设计选择基础软件平台集成测试组合的方法.该方法将基础软件平台看作是一个多因素的系统,组成平台的每类基础软件用一个对应的因素变量来表示,每类基础软件的不同品牌产品表示为各因素变量的多种取值,构建相应的正交表或基于正交表的覆盖表,采用正交表或覆盖表来选择集成测试组合,按照选择的集成测试组合进行基础软件平台集成测试.应用实例表明该方法保证了集成测试组合对基础软件间两两交互的全覆盖,并有效地降低了集成测试组合数.     

产品概念设计方案的评价方法

概念设计方案的评价方法是设计过程可接受性决策的重要依据.利用模糊数学的理论与方法把各种模糊信息数值化以对概念产品方案进行定量评价,通过建立设计方案评价体系及不同评价指标隶属度、考虑不同指标权重的方法,给出了产品概念设计方案的综合模糊评价方法,从而为产品概念设计提供一种形式化的、科学化的推理决策依据,同时也为产品设计过程自动化打下良好基础.     

Evaluation Method for Projects of Product Conceptual Design

概念设计方案的评价方法是设计过程可接受性决策的重要依据 .利用模糊数学的理论与方法把各种模糊信息数值化以对概念产品方案进行定量评价 ,通过建立设计方案评价体系及不同评价指标隶属度、考虑不同指标权重的方法 ,给出了产品概念设计方案的综合模糊评价方法 ,从而为产品概念设计提供一种形式化的、科学化的推理决策依据 ,同时也为产品设计过程自动化打下良好基础     

飞机结构产品的数字化定义

为满足数字化飞机研制环境对结构产品定义的要求,借鉴国外航空企业成功经验,总结了飞机结构产品数字化定义内容的构成.定义了数字化定义中基准类型,并给出应用实例.定义了飞机设计中数字样机的概念,以及其应用范畴.对数字化条件下加工制造进行分析,给出了二维制图的指导原则.提出了融合传统制造信息的概念,总结了工艺信息、质量控制信息在数字化定义中的应用.分析了数字化定义内容信息颗粒度,建立了基于层表的数字化信息管理模式.最终为建立满足航空工业数字化工程中数字化定义技术的应用提供了参考依据.      

参数化产品族递进式优化设计方法

基于产品平台技术,提出了基于混合进化算法的参数化产品族递进式优化设计方法.建立了参数化产品族的递进式优化设计流程,提出改进的强度Pareto进化算法(SPEA2+)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)相结合的多目标混合进化算法对参数化产品族设计问题进行优化,混合进化算法使用了两类种群进行求解,解决了同步进化带来的数据扰动问题.在参数化产品族递进式优化设计过程中,首先优化产品族设计平台,建立参数化产品族设计问题的多目标优化数学模型,通过产品设计参数的敏感度分析和变差指数计算,划分产品平台的设计常量和设计变量,形成稳健的产品平台来获得最优参数.然后对产品族中实例产品的多个性能进行优化,在已有的产品平台基础上,优化设计变量的取值.最后,以电动机产品族的递进式优化设计过程为例证明了该方法的有效性和适用性.      

一种空间燃料电池电源系统设计与实现

面向空间应用,依据某航天器任务期间的功耗需求,采用燃料电池和蓄电池的架构,对1kW燃料电池电源系统的设计与实现进行研究。构建了1kW燃料电池电源系统仿真模型,对系统设计原理进行了仿真验证,并研制了1kW燃料电池电源系统样机,对系统典型的负载阶跃工况进行了试验测试。试验测试结果表明,1kW燃料电池电源系统在半载阶跃变化时,母线电压波动小于5V,调节时间小于25μs;整个运行过程系统工作正常稳定,能够满足航天器空间应用需求。     

太空发电站参数化有限元建模与设计平台

在进行太空发电站的动力学与控制研究时,由于其结构尺寸庞大,单元与节点众多,传统有限元建模方法效率极低,通常只能将其假设为刚体或刚柔耦合系统,但这种近似简化处理必然会导致真实动力学特性的缺失。因此,文章提出一种太空发电站参数化有限元建模方法并建立设计平台,旨在缩短有限元建模周期,提高太空发电站设计、分析与优化的效率。以平台式太空发电站为原型,介绍了其基本参数与有限元模型。定义了易用的有限元节点与单元编号规则并给出了参数设置过程。借助APDL、UIDL,以及TCL/TK的混合编程技术,建立了太空发电站参数化有限元模块及设计平台,利用简单的菜单及人机交互界面实现电站的参数化有限元建模,设计人员从输入参数到开始建模的前处理时间不会超过2min,提高了建模效率。     

产品概念设计网络求解的评价算法研究

产品概念设计是一种复杂的推理求解过程,它的设计过程的推理、判断工作量往往非常巨大.利用"与/或"树的知识表达方法,对产品概念设计过程的原理解答及其组合原理方案评价进行了深入的研究,提出了一种分解/综合网络评价算法,为产品概念设计过程的优化以及设计效率的提高打下良好的基础,并为进一步开发智能设计的计算机软件支持工具提供了一种形式化的评价方法.     

飞机机电综合管理框架下的液压系统仿真平台

在机电综合管理框架下,设计了飞机液压系统仿真平台,介绍了仿真平台的设计思想和总体架构,阐述了仿真平台各系统的工作原理和实现方式,分析了根据流量压力模拟液压负载用户外特性的思想,采用平均油温计算法对飞机在不同飞行阶段油液温度进行了模拟.给出了飞机液压综合管理仿真系统的设计方案以及仿真测试结果.仿真结果表明:在液压系统仿真平台上,能够有效地实现实际液压系统的所有功能特性,为飞机机电综合管理的最终实现提供有利支撑.