基于TRIZ与仿生学的创新设计方法研究

发布时间：2020-04-14 04:33

【摘要】：创新设计是提高产品竞争力的根本途径。自主创新,方法先行,创新方法的运用可以加快创新设想的产生。TRIZ理论是解决发明问题的强有力工具,仿生学是运用大自然生物的优秀进化结果进行创新设计的新兴学科,建立TRIZ理论与仿生学相集成的创新设计方法能更好地促进产品概念设计的创新。针对基于TRIZ理论与仿生学相集成的创新设计方法的构建,本文研究的主要内容如下所示:首先,运用功能分析建立生物功能系统和技术功能系统之间的相似度判断模型。对大自然生物解决冲突问题的原理和TRIZ创新原理解决问题的方式进行归纳分析,采用基于实例推理的知识表达方式,对生物实例与TRIZ创新原理进行描述,完成基于TRIZ创新原理与生物实例的仿生知识库构建。运用类比源设计原理,构建基于TRIZ理论的类比仿生概念设计过程模型。运用该设计过程模型将工程问题转化为TRIZ问题,经类比求解过程获得TRIZ原理解,在仿生知识库的支持下,获得解决工程问题的仿生源。然后,引入可拓学和耦合仿生学对仿生模本进行分析。采用可拓学物元理论对生物耦元进行分析建立生物耦元可拓模型,采用可拓学事元理论建立生物耦联方式可拓模型,将生物耦元可拓模型与生物耦联方式可拓模型相结合,共同构成生物耦合功能可拓树模型。运用层次分析法构建生物耦元贡献度判断模型,经过判断模型计算,获得生物各耦元对生物功能实现的贡献度。生物耦合功能可拓树模型与生物耦元贡献度模型的构建,为生物模型分析提供了工具。最后,针对现有辐射井水平钻机过于笨重、操作困难等问题,运用基于TRIZ的类比仿生概念设计方法,将辐射井水平钻机存在问题转化为标准TRIZ问题并获得原理解,在仿生知识库支持获得多个仿生实例,经过相似度判断模型计算确定蝉翼作为最终仿生实例。运用仿生模本可拓分析理论对蝉翼进行可拓分析,经耦元贡献度计算确定蝉翼翅脉结构耦元作为主耦元。以蝉翼翅脉结构耦元为仿生模本建立辐射井水平钻机底座三维模型,经有限元分析,和传统型辐射井水平钻机底座相比仿蝉翼辐射井水平钻机底座重量、最大应力、最大变形量均有所减小,比强度、比刚度和比结构效能均有所提高,验证了基于TRIZ与仿生学相集成的创新设计方法的可行性。
【图文】：

经典TRIZ体系结构

34 抛弃35 参36 状37 热38 加速39 惰40 复准解的另一种重要工具，，在阿及一种场）组成如图 2.5 是能量场（重力场、磁场、要素非常明显时，适合采
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB472;Q811

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本文编号：2626878