發(fā)布時(shí)間：2019-02-15 03:10

【摘要】：在復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)中,往往需要在設(shè)計(jì)階段采用“設(shè)計(jì)-仿真-再設(shè)計(jì)”的閉環(huán)設(shè)計(jì)方法,以提高研發(fā)效率,并獲得更輕便可靠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。其中,需要進(jìn)行CAD建模和CAE仿真兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。CAD軟件偏重產(chǎn)品的二維和三維建模；CAE仿真通常由兩個(gè)或兩個(gè)以上分析子系統(tǒng)組成,例如動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析、疲勞分析、安全性分析、人機(jī)工程學(xué)分析等。需要不同的CAE子系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)作分析,但各子系統(tǒng)間往往是相對(duì)獨(dú)立的,用不同的分析工具進(jìn)行建模和仿真,再將分析結(jié)果和修改建議反饋給設(shè)計(jì)模型,用于設(shè)計(jì)修改。但是,由于不同工程分析領(lǐng)域的信息存在不一致性,所以產(chǎn)生了隔離的信息模型孤島,系統(tǒng)級(jí)的分析集成協(xié)作難以實(shí)現(xiàn),尤其是當(dāng)模型復(fù)雜和所涉及的仿真子系統(tǒng)比較多的時(shí)候。目前對(duì)于設(shè)計(jì)與分析集成方面的研究,缺乏面向全局性能分析的集成信息模型。本論文在分析、總結(jié)前人研究工作和成果的基礎(chǔ)上,對(duì)面向設(shè)計(jì)與分析集成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)品信息模型進(jìn)行了研究,提出了基于多描述架構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型和產(chǎn)品全息模型,主要研究工作和成果如下：(1)分析了產(chǎn)品模型和分析模型的表達(dá),CAD信息源及CAE信息需求之間的數(shù)據(jù)模型差距；以復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)--鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)為例,闡述了其CAE(動(dòng)力學(xué)、強(qiáng)度、疲勞、人機(jī)工程學(xué)和安全性)分析過(guò)程中所涉及的信息模型,對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)與分析集成中存在的問(wèn)題進(jìn)行了剖析,給出了當(dāng)前設(shè)計(jì)與分析集成中存在的問(wèn)題,以及復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化研究中存在的挑戰(zhàn)與難點(diǎn)。(2)針對(duì)鏟運(yùn)機(jī)研發(fā)以及復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)中存在的數(shù)據(jù)模型問(wèn)題,擴(kuò)展了現(xiàn)有MBD數(shù)據(jù)集,提出了適用于復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析全方位集成的全息模型,即擴(kuò)展CAD數(shù)據(jù)模型,此模型是指導(dǎo)設(shè)計(jì)與分析集成的主模型,描述復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)有關(guān)的所有信息。(3)提出了基于多描述架構(gòu)MRA的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型DACM,它不僅是設(shè)計(jì)與分析工具之間的集成,更是在語(yǔ)義上的集成。并提出了采用多模型映射的方法,將產(chǎn)品全息模型信息映射到各子分析系統(tǒng)中。創(chuàng)建了復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)從概念設(shè)計(jì)到施工設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)模型與主要分析模型(動(dòng)力學(xué)、FEA、疲勞分析)之間的信息框架模型及信息傳遞路線。(4)以某型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)為例,進(jìn)行了基于多描述架構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型研究,闡述了面向整機(jī)性能的鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)與分析思路。驗(yàn)證了所提出的信息模型框架和信息傳遞過(guò)程。并以工作裝置的具體設(shè)計(jì)為實(shí)例,采用現(xiàn)有的商業(yè)軟件,詳細(xì)解釋了采用所提出的信息集成模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析集成的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了基于MRA的語(yǔ)義集成框架。(5)提出了面向整機(jī)性能的鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)與分析集成研發(fā)體系�；谧皂斚蛳潞兔嫦蝌�(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的虛擬樣機(jī)理念,將鏟運(yùn)機(jī)的整機(jī)性能設(shè)計(jì)、面向多體動(dòng)力學(xué)的性能分析和仿真、整機(jī)裝配及總參數(shù)校驗(yàn)與鏟運(yùn)機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái),形成了一個(gè)全新的鏟運(yùn)機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研發(fā)體系。(6)給出了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架及實(shí)現(xiàn)技術(shù),通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的方式,基于CAXA、 CAXA-Vehicle和Simpack編制集成原型系統(tǒng),開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例,實(shí)現(xiàn)了基于MRA的鏟運(yùn)機(jī)工作裝置CAD/CAE集成原型系統(tǒng)。(7)采用本體論的方法,對(duì)面向以上信息框架和廣義CAD數(shù)據(jù)模型的本體描述進(jìn)行了探討。重點(diǎn)針對(duì)三維建模與機(jī)械多體動(dòng)力學(xué)的集成部分,在主模型的基礎(chǔ)上,探討了復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析集成化交互模型及操作技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。通過(guò)上述研究,建立了基于多描述架構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型和產(chǎn)品全息模型,并以復(fù)雜復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)--鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)與分析為例,驗(yàn)證了該信息集成模型的可行性。
[Abstract]:In the development of complex mechanical products, it is often necessary to adopt the closed-loop design method of the 鈥淒esign-Simulation-Redesign鈥，

本文編號(hào)：2422900