产品多学科概念设计原理方案验证与优化研究
发布时间：2021-04-27 04:44
经过概念设计生成的原理方案是产品在详细设计阶段进行结构参数设计、制造工艺选取和可靠性分析的指导基础。但是,由于原理方案只是设计的概略性表达,能否满足设计要求往往需要在详细设计阶段进行定量验证来判断。倘若出现原理方案不合理的情况,则需要进行反复设计,导致设计效率低和设计成本高。因此,本文提出了一种面向产品概念设计原理方案的验证与优化方法,在概念设计阶段考虑产品结构的多学科性和多能域耦合特性,进行定量化的原理方案验证与优化,为详细设计提供准确合理的最优原理方案,提高设计效率和成功率。主要研究工作如下:（1）研究了基于键合图理论的多学科原理方案的统一建模表达方法。综合分析了结构、功能和效应的特征表达及其映射关系,建立原理方案的功能结构模型和效应模型,然后利用功能、效应与键合元件的混合映射关系构建键合图模型。（2）实现了原理方案键合图模型的定量仿真验证。根据键合图模型,进行状态方程推导,建立AMESim仿真模型,并获取系统的状态变量及其参数作为仿真输入信息,分析方案的功能可行性和性能情况。（3）融合了定量仿真和定性判断对原理方案进行优化评价。捕捉已有方案的设计意图,寻求更多的创新方案,经过验证...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 概念设计相关研究
1.2.2 概念设计建模相关研究
1.2.3 键合图理论相关研究
1.2.4 方案评价相关研究
1.3 课题来源及主要内容
1.4 论文组织结构及技术路线
1.5 本章小结
第二章 基于混合映射的多学科原理方案建模
2.1 引言
2.2 多学科概念设计知识表达
2.2.1 功能描述
2.2.2 效应表达
2.2.3 键合图理论
2.3 基于混合映射的键合图模型构建
2.3.1 混合映射模型定义
2.3.2 S-F-BG映射
2.3.3 S-E-BG映射
2.3.4 原理方案的多层次键合图模型
2.4 实例分析
2.4.1 功能结构模型和效应模型构建
2.4.2 键合图模型构建
2.5 本章小结
第三章 基于AMESim系统的键合图模型仿真验证
3.0 引言
3.1 原理方案键合图模型仿真流程
3.2 键合图模型的AMESim元件建模
3.2.1 推导状态方程
3.2.2 基于AMESim系统的仿真实现
3.2.3 基于功率流的元件连接
3.3 AMESim仿真及结果分析
3.3.1 基于状态方程的元件参数确定
3.3.2 原理方案验证
3.4 实例分析
3.4.1 推导状态方程
3.4.2 仿真模型建立
3.4.3 结果验证
3.5 本章小结
第四章 融合定量仿真和定性判断的原理方案优选
4.1 引言
4.2 已有产品的原理方案升级与创新
4.2.1 基于功能进化的原理方案升级
4.2.2 基于效应替换的原理方案创新
4.3 融合定性判断和定量仿真的多目标评价
4.3.1 基于定量仿真的验证指标评价
4.3.2 基于定性判断的非验证指标评价
4.3.3 综合决策矩阵的构建与分析
4.3.4 基于VIKOR的可行方案排序
4.4 实例分析
4.4.1 基于已有设计方案的多方案生成
4.4.2 原理方案的评价与优选
4.5 本章小结
第五章 AMESim系统拓展与工程实例
5.1 引言
5.2 元件库拓展
5.3 自定义建模
5.3.1 超级元件
5.3.2 AMESet的使用
5.4 实例分析
5.4.1 设计知识库模块
5.4.2 采煤机设计知识的自定义建模
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[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]基于效应综合的设计历史产品逆求解方法[J]. 姜少飞,梁伟,李吉泉. 机械工程学报. 2015(17)
[4]机械产品概念设计BFBS混合映射方法[J]. 陈旭玲,楼佩煌,唐敦兵,朱仁淼,杨雷. 计算机集成制造系统. 2010(07)
[5]基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用[J]. 刘振宇,傅云,谭建荣. 机械工程学报. 2009(10)
[6]基于扩展效应模型的功能设计过程及实现[J]. 曹国忠,檀润华,孙建广. 机械工程学报. 2009(07)
[7]基于知识的机械产品概念设计启发式求解[J]. 张建明,魏小鹏,滕弘飞. 中国机械工程. 2006(13)
[8]基于功能方法树的机械产品概念设计[J]. 曹东兴,檀润华,耿磊,刘叔英,朱凝华. 上海交通大学学报. 2004(06)
[9]复杂产品虚拟样机工程[J]. 李伯虎,柴旭东. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(09)
[10]广义机械系统概念设计模型与关键问题[J]. 关立文,黄洪钟,赵宏. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(05)
博士论文
[1]基于键合图的多领域统一建模与仿真技术研究[D]. 胡全义.大连理工大学 2017
[2]基于功能链的机电产品设计方案矩阵式求解方法研究[D]. 康与云.南京航空航天大学 2013
[3]机电产品技术演化与升级创新的概念设计研究[D]. 陈旭玲.南京航空航天大学 2011
[4]功能特征驱动的机械产品概念设计研究[D]. 祖耀.华中科技大学 2009
[5]机械产品概念设计方案生成及评价方法研究[D]. 薛立华.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于知识的多学科信号系统概念设计综合方法[D]. 胡陈强.上海交通大学 2014
[2]基于键合图的机电系统建模仿真及其软件实现[D]. 吴飞林.宁波大学 2012
[3]基于键合图法的多领域系统建模与仿真[D]. 危淑平.西北师范大学 2012
[4]拉格朗日键合图在模态分析中的应用研究[D]. 薛晓鹏.哈尔滨工业大学 2008
[5]基于广义键合图法的机电一体化产品集成设计研究[D]. 吴庭涛.南京理工大学 2005
本文编号：3162793
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 概念设计相关研究
1.2.2 概念设计建模相关研究
1.2.3 键合图理论相关研究
1.2.4 方案评价相关研究
1.3 课题来源及主要内容
1.4 论文组织结构及技术路线
1.5 本章小结
第二章 基于混合映射的多学科原理方案建模
2.1 引言
2.2 多学科概念设计知识表达
2.2.1 功能描述
2.2.2 效应表达
2.2.3 键合图理论
2.3 基于混合映射的键合图模型构建
2.3.1 混合映射模型定义
2.3.2 S-F-BG映射
2.3.3 S-E-BG映射
2.3.4 原理方案的多层次键合图模型
2.4 实例分析
2.4.1 功能结构模型和效应模型构建
2.4.2 键合图模型构建
2.5 本章小结
第三章 基于AMESim系统的键合图模型仿真验证
3.0 引言
3.1 原理方案键合图模型仿真流程
3.2 键合图模型的AMESim元件建模
3.2.1 推导状态方程
3.2.2 基于AMESim系统的仿真实现
3.2.3 基于功率流的元件连接
3.3 AMESim仿真及结果分析
3.3.1 基于状态方程的元件参数确定
3.3.2 原理方案验证
3.4 实例分析
3.4.1 推导状态方程
3.4.2 仿真模型建立
3.4.3 结果验证
3.5 本章小结
第四章 融合定量仿真和定性判断的原理方案优选
4.1 引言
4.2 已有产品的原理方案升级与创新
4.2.1 基于功能进化的原理方案升级
4.2.2 基于效应替换的原理方案创新
4.3 融合定性判断和定量仿真的多目标评价
4.3.1 基于定量仿真的验证指标评价
4.3.2 基于定性判断的非验证指标评价
4.3.3 综合决策矩阵的构建与分析
4.3.4 基于VIKOR的可行方案排序
4.4 实例分析
4.4.1 基于已有设计方案的多方案生成
4.4.2 原理方案的评价与优选
4.5 本章小结
第五章 AMESim系统拓展与工程实例
5.1 引言
5.2 元件库拓展
5.3 自定义建模
5.3.1 超级元件
5.3.2 AMESet的使用
5.4 实例分析
5.4.1 设计知识库模块
5.4.2 采煤机设计知识的自定义建模
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[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]基于效应综合的设计历史产品逆求解方法[J]. 姜少飞,梁伟,李吉泉. 机械工程学报. 2015(17)
[4]机械产品概念设计BFBS混合映射方法[J]. 陈旭玲,楼佩煌,唐敦兵,朱仁淼,杨雷. 计算机集成制造系统. 2010(07)
[5]基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用[J]. 刘振宇,傅云,谭建荣. 机械工程学报. 2009(10)
[6]基于扩展效应模型的功能设计过程及实现[J]. 曹国忠,檀润华,孙建广. 机械工程学报. 2009(07)
[7]基于知识的机械产品概念设计启发式求解[J]. 张建明,魏小鹏,滕弘飞. 中国机械工程. 2006(13)
[8]基于功能方法树的机械产品概念设计[J]. 曹东兴,檀润华,耿磊,刘叔英,朱凝华. 上海交通大学学报. 2004(06)
[9]复杂产品虚拟样机工程[J]. 李伯虎,柴旭东. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(09)
[10]广义机械系统概念设计模型与关键问题[J]. 关立文,黄洪钟,赵宏. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(05)
博士论文
[1]基于键合图的多领域统一建模与仿真技术研究[D]. 胡全义.大连理工大学 2017
[2]基于功能链的机电产品设计方案矩阵式求解方法研究[D]. 康与云.南京航空航天大学 2013
[3]机电产品技术演化与升级创新的概念设计研究[D]. 陈旭玲.南京航空航天大学 2011
[4]功能特征驱动的机械产品概念设计研究[D]. 祖耀.华中科技大学 2009
[5]机械产品概念设计方案生成及评价方法研究[D]. 薛立华.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于知识的多学科信号系统概念设计综合方法[D]. 胡陈强.上海交通大学 2014
[2]基于键合图的机电系统建模仿真及其软件实现[D]. 吴飞林.宁波大学 2012
[3]基于键合图法的多领域系统建模与仿真[D]. 危淑平.西北师范大学 2012
[4]拉格朗日键合图在模态分析中的应用研究[D]. 薛晓鹏.哈尔滨工业大学 2008
[5]基于广义键合图法的机电一体化产品集成设计研究[D]. 吴庭涛.南京理工大学 2005
本文编号：3162793
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