產(chǎn)品多學(xué)科概念設(shè)計原理方案驗證與優(yōu)化研究
發(fā)布時間:2021-04-27 04:44
經(jīng)過概念設(shè)計生成的原理方案是產(chǎn)品在詳細(xì)設(shè)計階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計、制造工藝選取和可靠性分析的指導(dǎo)基礎(chǔ)。但是,由于原理方案只是設(shè)計的概略性表達(dá),能否滿足設(shè)計要求往往需要在詳細(xì)設(shè)計階段進(jìn)行定量驗證來判斷。倘若出現(xiàn)原理方案不合理的情況,則需要進(jìn)行反復(fù)設(shè)計,導(dǎo)致設(shè)計效率低和設(shè)計成本高。因此,本文提出了一種面向產(chǎn)品概念設(shè)計原理方案的驗證與優(yōu)化方法,在概念設(shè)計階段考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多學(xué)科性和多能域耦合特性,進(jìn)行定量化的原理方案驗證與優(yōu)化,為詳細(xì)設(shè)計提供準(zhǔn)確合理的最優(yōu)原理方案,提高設(shè)計效率和成功率。主要研究工作如下:(1)研究了基于鍵合圖理論的多學(xué)科原理方案的統(tǒng)一建模表達(dá)方法。綜合分析了結(jié)構(gòu)、功能和效應(yīng)的特征表達(dá)及其映射關(guān)系,建立原理方案的功能結(jié)構(gòu)模型和效應(yīng)模型,然后利用功能、效應(yīng)與鍵合元件的混合映射關(guān)系構(gòu)建鍵合圖模型。(2)實現(xiàn)了原理方案鍵合圖模型的定量仿真驗證。根據(jù)鍵合圖模型,進(jìn)行狀態(tài)方程推導(dǎo),建立AMESim仿真模型,并獲取系統(tǒng)的狀態(tài)變量及其參數(shù)作為仿真輸入信息,分析方案的功能可行性和性能情況。(3)融合了定量仿真和定性判斷對原理方案進(jìn)行優(yōu)化評價。捕捉已有方案的設(shè)計意圖,尋求更多的創(chuàng)新方案,經(jīng)過驗證...
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 概念設(shè)計相關(guān)研究
1.2.2 概念設(shè)計建模相關(guān)研究
1.2.3 鍵合圖理論相關(guān)研究
1.2.4 方案評價相關(guān)研究
1.3 課題來源及主要內(nèi)容
1.4 論文組織結(jié)構(gòu)及技術(shù)路線
1.5 本章小結(jié)
第二章 基于混合映射的多學(xué)科原理方案建模
2.1 引言
2.2 多學(xué)科概念設(shè)計知識表達(dá)
2.2.1 功能描述
2.2.2 效應(yīng)表達(dá)
2.2.3 鍵合圖理論
2.3 基于混合映射的鍵合圖模型構(gòu)建
2.3.1 混合映射模型定義
2.3.2 S-F-BG映射
2.3.3 S-E-BG映射
2.3.4 原理方案的多層次鍵合圖模型
2.4 實例分析
2.4.1 功能結(jié)構(gòu)模型和效應(yīng)模型構(gòu)建
2.4.2 鍵合圖模型構(gòu)建
2.5 本章小結(jié)
第三章 基于AMESim系統(tǒng)的鍵合圖模型仿真驗證
3.0 引言
3.1 原理方案鍵合圖模型仿真流程
3.2 鍵合圖模型的AMESim元件建模
3.2.1 推導(dǎo)狀態(tài)方程
3.2.2 基于AMESim系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)
3.2.3 基于功率流的元件連接
3.3 AMESim仿真及結(jié)果分析
3.3.1 基于狀態(tài)方程的元件參數(shù)確定
3.3.2 原理方案驗證
3.4 實例分析
3.4.1 推導(dǎo)狀態(tài)方程
3.4.2 仿真模型建立
3.4.3 結(jié)果驗證
3.5 本章小結(jié)
第四章 融合定量仿真和定性判斷的原理方案優(yōu)選
4.1 引言
4.2 已有產(chǎn)品的原理方案升級與創(chuàng)新
4.2.1 基于功能進(jìn)化的原理方案升級
4.2.2 基于效應(yīng)替換的原理方案創(chuàng)新
4.3 融合定性判斷和定量仿真的多目標(biāo)評價
4.3.1 基于定量仿真的驗證指標(biāo)評價
4.3.2 基于定性判斷的非驗證指標(biāo)評價
4.3.3 綜合決策矩陣的構(gòu)建與分析
4.3.4 基于VIKOR的可行方案排序
4.4 實例分析
4.4.1 基于已有設(shè)計方案的多方案生成
4.4.2 原理方案的評價與優(yōu)選
4.5 本章小結(jié)
第五章 AMESim系統(tǒng)拓展與工程實例
5.1 引言
5.2 元件庫拓展
5.3 自定義建模
5.3.1 超級元件
5.3.2 AMESet的使用
5.4 實例分析
5.4.1 設(shè)計知識庫模塊
5.4.2 采煤機設(shè)計知識的自定義建模
5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 創(chuàng)新點
6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介
1 作者簡歷
2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
3 參與的科研項目及獲獎情況
4 專利
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modelling and simulation of flight control electromechanical actuators with special focus on model architecting, multidisciplinary effects and power flows[J]. Fu Jian,Jean-Charles Maré,Fu Yongling. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(01)
[2]Global Dynamic Modeling of Electro-Hydraulic 3-UPS/S Parallel Stabilized Platform by Bond Graph[J]. ZHANG Lijie,GUO Fei,LI Yongquan,LU Wenjuan. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(06)
[3]基于效應(yīng)綜合的設(shè)計歷史產(chǎn)品逆求解方法[J]. 姜少飛,梁偉,李吉泉. 機械工程學(xué)報. 2015(17)
[4]機械產(chǎn)品概念設(shè)計BFBS混合映射方法[J]. 陳旭玲,樓佩煌,唐敦兵,朱仁淼,楊雷. 計算機集成制造系統(tǒng). 2010(07)
[5]基于仿真組件的數(shù)字樣機運動模型構(gòu)建與重用[J]. 劉振宇,傅云,譚建榮. 機械工程學(xué)報. 2009(10)
[6]基于擴(kuò)展效應(yīng)模型的功能設(shè)計過程及實現(xiàn)[J]. 曹國忠,檀潤華,孫建廣. 機械工程學(xué)報. 2009(07)
[7]基于知識的機械產(chǎn)品概念設(shè)計啟發(fā)式求解[J]. 張建明,魏小鵬,滕弘飛. 中國機械工程. 2006(13)
[8]基于功能方法樹的機械產(chǎn)品概念設(shè)計[J]. 曹東興,檀潤華,耿磊,劉叔英,朱凝華. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2004(06)
[9]復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機工程[J]. 李伯虎,柴旭東. 計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2002(09)
[10]廣義機械系統(tǒng)概念設(shè)計模型與關(guān)鍵問題[J]. 關(guān)立文,黃洪鐘,趙宏. 計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2002(05)
博士論文
[1]基于鍵合圖的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真技術(shù)研究[D]. 胡全義.大連理工大學(xué) 2017
[2]基于功能鏈的機電產(chǎn)品設(shè)計方案矩陣式求解方法研究[D]. 康與云.南京航空航天大學(xué) 2013
[3]機電產(chǎn)品技術(shù)演化與升級創(chuàng)新的概念設(shè)計研究[D]. 陳旭玲.南京航空航天大學(xué) 2011
[4]功能特征驅(qū)動的機械產(chǎn)品概念設(shè)計研究[D]. 祖耀.華中科技大學(xué) 2009
[5]機械產(chǎn)品概念設(shè)計方案生成及評價方法研究[D]. 薛立華.大連理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于知識的多學(xué)科信號系統(tǒng)概念設(shè)計綜合方法[D]. 胡陳強.上海交通大學(xué) 2014
[2]基于鍵合圖的機電系統(tǒng)建模仿真及其軟件實現(xiàn)[D]. 吳飛林.寧波大學(xué) 2012
[3]基于鍵合圖法的多領(lǐng)域系統(tǒng)建模與仿真[D]. 危淑平.西北師范大學(xué) 2012
[4]拉格朗日鍵合圖在模態(tài)分析中的應(yīng)用研究[D]. 薛曉鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[5]基于廣義鍵合圖法的機電一體化產(chǎn)品集成設(shè)計研究[D]. 吳庭濤.南京理工大學(xué) 2005
本文編號:3162793
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 概念設(shè)計相關(guān)研究
1.2.2 概念設(shè)計建模相關(guān)研究
1.2.3 鍵合圖理論相關(guān)研究
1.2.4 方案評價相關(guān)研究
1.3 課題來源及主要內(nèi)容
1.4 論文組織結(jié)構(gòu)及技術(shù)路線
1.5 本章小結(jié)
第二章 基于混合映射的多學(xué)科原理方案建模
2.1 引言
2.2 多學(xué)科概念設(shè)計知識表達(dá)
2.2.1 功能描述
2.2.2 效應(yīng)表達(dá)
2.2.3 鍵合圖理論
2.3 基于混合映射的鍵合圖模型構(gòu)建
2.3.1 混合映射模型定義
2.3.2 S-F-BG映射
2.3.3 S-E-BG映射
2.3.4 原理方案的多層次鍵合圖模型
2.4 實例分析
2.4.1 功能結(jié)構(gòu)模型和效應(yīng)模型構(gòu)建
2.4.2 鍵合圖模型構(gòu)建
2.5 本章小結(jié)
第三章 基于AMESim系統(tǒng)的鍵合圖模型仿真驗證
3.0 引言
3.1 原理方案鍵合圖模型仿真流程
3.2 鍵合圖模型的AMESim元件建模
3.2.1 推導(dǎo)狀態(tài)方程
3.2.2 基于AMESim系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)
3.2.3 基于功率流的元件連接
3.3 AMESim仿真及結(jié)果分析
3.3.1 基于狀態(tài)方程的元件參數(shù)確定
3.3.2 原理方案驗證
3.4 實例分析
3.4.1 推導(dǎo)狀態(tài)方程
3.4.2 仿真模型建立
3.4.3 結(jié)果驗證
3.5 本章小結(jié)
第四章 融合定量仿真和定性判斷的原理方案優(yōu)選
4.1 引言
4.2 已有產(chǎn)品的原理方案升級與創(chuàng)新
4.2.1 基于功能進(jìn)化的原理方案升級
4.2.2 基于效應(yīng)替換的原理方案創(chuàng)新
4.3 融合定性判斷和定量仿真的多目標(biāo)評價
4.3.1 基于定量仿真的驗證指標(biāo)評價
4.3.2 基于定性判斷的非驗證指標(biāo)評價
4.3.3 綜合決策矩陣的構(gòu)建與分析
4.3.4 基于VIKOR的可行方案排序
4.4 實例分析
4.4.1 基于已有設(shè)計方案的多方案生成
4.4.2 原理方案的評價與優(yōu)選
4.5 本章小結(jié)
第五章 AMESim系統(tǒng)拓展與工程實例
5.1 引言
5.2 元件庫拓展
5.3 自定義建模
5.3.1 超級元件
5.3.2 AMESet的使用
5.4 實例分析
5.4.1 設(shè)計知識庫模塊
5.4.2 采煤機設(shè)計知識的自定義建模
5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 創(chuàng)新點
6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介
1 作者簡歷
2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
3 參與的科研項目及獲獎情況
4 專利
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modelling and simulation of flight control electromechanical actuators with special focus on model architecting, multidisciplinary effects and power flows[J]. Fu Jian,Jean-Charles Maré,Fu Yongling. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(01)
[2]Global Dynamic Modeling of Electro-Hydraulic 3-UPS/S Parallel Stabilized Platform by Bond Graph[J]. ZHANG Lijie,GUO Fei,LI Yongquan,LU Wenjuan. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(06)
[3]基于效應(yīng)綜合的設(shè)計歷史產(chǎn)品逆求解方法[J]. 姜少飛,梁偉,李吉泉. 機械工程學(xué)報. 2015(17)
[4]機械產(chǎn)品概念設(shè)計BFBS混合映射方法[J]. 陳旭玲,樓佩煌,唐敦兵,朱仁淼,楊雷. 計算機集成制造系統(tǒng). 2010(07)
[5]基于仿真組件的數(shù)字樣機運動模型構(gòu)建與重用[J]. 劉振宇,傅云,譚建榮. 機械工程學(xué)報. 2009(10)
[6]基于擴(kuò)展效應(yīng)模型的功能設(shè)計過程及實現(xiàn)[J]. 曹國忠,檀潤華,孫建廣. 機械工程學(xué)報. 2009(07)
[7]基于知識的機械產(chǎn)品概念設(shè)計啟發(fā)式求解[J]. 張建明,魏小鵬,滕弘飛. 中國機械工程. 2006(13)
[8]基于功能方法樹的機械產(chǎn)品概念設(shè)計[J]. 曹東興,檀潤華,耿磊,劉叔英,朱凝華. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2004(06)
[9]復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機工程[J]. 李伯虎,柴旭東. 計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2002(09)
[10]廣義機械系統(tǒng)概念設(shè)計模型與關(guān)鍵問題[J]. 關(guān)立文,黃洪鐘,趙宏. 計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2002(05)
博士論文
[1]基于鍵合圖的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真技術(shù)研究[D]. 胡全義.大連理工大學(xué) 2017
[2]基于功能鏈的機電產(chǎn)品設(shè)計方案矩陣式求解方法研究[D]. 康與云.南京航空航天大學(xué) 2013
[3]機電產(chǎn)品技術(shù)演化與升級創(chuàng)新的概念設(shè)計研究[D]. 陳旭玲.南京航空航天大學(xué) 2011
[4]功能特征驅(qū)動的機械產(chǎn)品概念設(shè)計研究[D]. 祖耀.華中科技大學(xué) 2009
[5]機械產(chǎn)品概念設(shè)計方案生成及評價方法研究[D]. 薛立華.大連理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于知識的多學(xué)科信號系統(tǒng)概念設(shè)計綜合方法[D]. 胡陳強.上海交通大學(xué) 2014
[2]基于鍵合圖的機電系統(tǒng)建模仿真及其軟件實現(xiàn)[D]. 吳飛林.寧波大學(xué) 2012
[3]基于鍵合圖法的多領(lǐng)域系統(tǒng)建模與仿真[D]. 危淑平.西北師范大學(xué) 2012
[4]拉格朗日鍵合圖在模態(tài)分析中的應(yīng)用研究[D]. 薛曉鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[5]基于廣義鍵合圖法的機電一體化產(chǎn)品集成設(shè)計研究[D]. 吳庭濤.南京理工大學(xué) 2005
本文編號:3162793
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