【摘要】：工程數(shù)字化設計能力的提升對實現(xiàn)國家工業(yè)結構轉型有重要意義,而基于模型的設計技術是實現(xiàn)數(shù)字化設計的基礎。以汽車被動安全系統(tǒng)為代表,現(xiàn)代工程系統(tǒng)經(jīng)歷了以經(jīng)驗為主到計算機模型與經(jīng)驗相結合的設計模式轉變�；谟嬎銠C輔助工程模型的設計在各個工業(yè)領域逐步得到了成熟的應用。利用模型代替物理樣機對產品進行設計、測試和評估,能夠有效減少物理樣機的構建次數(shù),縮短產品的開發(fā)周期。然而,從數(shù)字化設計的角度來看,計算機輔助工程模型仍然存在設計靈活性不足、設計置信度不理想、領域知識利用率不高等缺陷。計算機輔助工程模型是領域知識和信息的載體。數(shù)字化設計的實現(xiàn)要求設計人員對模型所承載的知識有效地挖掘、傳遞、集成和利用。本文面向復雜工程系統(tǒng),以汽車被動安全系統(tǒng)為應用對象,立足“模型-數(shù)據(jù)-知識”的設計邏輯,開展了模型驅動的數(shù)字化設計優(yōu)化架構及方法的研究。研究內容如下:(1)通過對汽車被動安全系統(tǒng)設計過程需求的探討及關鍵問題的分析,構建基于“模型-數(shù)據(jù)-知識”模式的設計體系和架構。該架構由模型確認和設計優(yōu)化兩個子模塊構成,涵蓋了包括CAE模型評估、CAE模型決策、近似模型更新及設計域識別在內的四個方法策略�？尚诺哪Ｐ痛_認過程是準確設計的基礎保障,而準確優(yōu)良的設計是模型確認的效果反饋。模型確認和設計優(yōu)化相輔相成,構成了所提設計架構的理論基礎。(2)針對CAE模型評估,從工程系統(tǒng)響應特性和理想確認度量屬性出發(fā),提出基于時頻域變換的模型確認度量方法。通過試驗和仿真函數(shù)型響應的深度刻畫、非參數(shù)化重構以及誤差特征解耦,實現(xiàn)幅值、相位及形態(tài)特征下的模型誤差/仿真度綜合評估。(3)針對CAE模型決策,從復雜工程系統(tǒng)響應量的非線性相關特性出發(fā),提出基于響應數(shù)據(jù)歸約及假設檢驗的統(tǒng)計決策方法。通過核主元投影技術以及貝葉斯分類算法,在不同層次上進行高維數(shù)據(jù)的維度縮減,探索綜合考慮定性和定量信息的模型決策機制。(4)針對近似模型更新,從工程數(shù)字化設計對高精度近似模型的需求出發(fā),提出基于模型選擇以及偏差修正的近似模型更新策略。基于相似度理論以及貝葉斯外推技術,通過近似模型的偏差修正,實現(xiàn)不確定性下優(yōu)化設計解可靠性及可信度的提升。(5)針對設計域識別,從工程數(shù)字化設計對優(yōu)化效率的要求出發(fā),提出基于根源分析方法的設計域預識別策略�；跊Q策樹理論以及統(tǒng)計主元分析,探索設計域可行性/穩(wěn)健性的分類和識別機制�；趯哟位母捶治黾夹g,實現(xiàn)設計域的良好劃分以及優(yōu)化效率的提升。所開展的研究以工程設計數(shù)字化為導向,工程模型為驅動,從以汽車被動安全系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代工程系統(tǒng)特點出發(fā),建立模型驅動下的設計架構和方法。方法的提出有利于充分利用已有工程模型,深度挖掘模型所承載的知識和信息,構造有效的數(shù)字化模型參與系統(tǒng)設計,為提升我國基于數(shù)字化模型的創(chuàng)新設計架構提供理論和技術支持。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U462
【圖文】：

圖 1.1 模型確認、模型驗證及模型認定關系示意圖Fig.1.1 Relationship of model validation, verification, and quali，模型確認可以理解為描述計算機模型與真實物理型確認通過科學的方法評估模型與真實物理試驗在代設計學中逐漸受到工程人員重視。不同領域對模重，目前 AIAA 對其的定義受到了行業(yè)的廣泛認可on is the process of determining the degree to whicntation of the real world from the perspective of the int確認是評估數(shù)字化模型在擬定用途上表征相應真實 PTC-60（Performance Test Codes-60）標準委員會[47]證和確認問題，歸納出模型確認的兩個基本實施步應量的角度定量比較計算機仿真模型和試驗結果，

重慶大學博士學位論文第二章詳細闡述了所提基于“模型-數(shù)據(jù)-知識”模式的汽車被動安全系統(tǒng)和框架；第三章和第四章分別介紹了設計流程中模型確認子模塊的模型評估和模其中第三章立足模型評估，介紹了面向時間域動態(tài)響應的綜合模型確認研究；第四章立足模型決策，介紹了面向多元非線性動力學系統(tǒng)的模型。第五章和第六章分別介紹了設計流程中設計優(yōu)化子模塊的近似模型修正識別方法。其中第五章立足設計效能提高，介紹了面向可靠性設計優(yōu)化型更新策略研究；第六章立足設計效率提高，介紹了基于根源分析的設別理論及方法研究。第七章對本文研究工作進行總結及進一步展望。

【參考文獻】

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本文編號：2724462