基于仿真分析的复杂机械产品多学科设计优化方法研究

发布时间：2020-04-22 12:57

【摘要】： 高效精密化、智能集成化、虚拟数字化是现代机械产品设计的发展方向,为了以尽可能高的效率获得复杂机械产品尽可能优的设计方案,提出将航空领域发展起来的多学科设计优化方法应用于复杂机械产品设计领域,探索并研究出一种基于虚拟样机技术,融合多学科设计优化方法的现代产品数字化设计方法。深入研究并归纳总结了多学科设计优化的技术要素,形成面向机械设计领域比较完善的多学科设计优化技术应用体系。针对多领域CAD/CAE建模中存在的视图一致性难题,提出以主模型视图为导向的多学科视图建模技术。探讨多学科视图模型之间协调一致的保证体系,消除多学科视图模型的动态冲突,保证多学科视图模型之间动态交互与信息共享。通过创立支撑产品设计的参数化模型以及可对产品性能进行优化设计的虚拟样机,来实现对国外产品及专利的引进、消化、吸收和再创新。应用共享网格技术,解决数字化环境下多学科CAE视图模型耦合仿真的难题。探索将多学科设计优化方法具体融入复杂机械产品的数字化设计流程,分析了产品设计不同阶段多学科设计优化的应用特征。通过将多学科设计优化方法与虚拟样机设计流程融合,提出一种新的虚拟样机多学科优化设计模式,构建了以虚拟样机为核心的产品多学科设计优化集成平台,给出虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程,实现机械产品的多学科集成自动化设计,解决复杂机械产品多性能动态优化问题,为产品的数字化设计提供了更高层次的应用平台。通过商用软件集成化组装,提出复杂机械产品多学科设计优化的集成平台解决方案,实现通用软件专业化应用的目的,为现代产品的一体化设计提供了比较完善的实施方案,使传统设计模式向并行化、一体化的先进模式转化。提出应用多学科设计优化方法设计汽车这一新思想。研究将多学科设计优化方法具体应用到汽车设计的不同阶段,给出汽车多学科集成分析与优化流程,实现汽车多性能的集成全分析与优化仿真。对照传统的螺杆压缩机经验设计,提出基于多学科设计优化的新型螺杆制冷压缩机多学科集成化设计模式。通过建立工作过程的流场仿真模型、结构有限元分析模型和流固耦合分析的多学科数字化仿真模型,创立可以全面分析螺杆压缩机工作特性的多学科模型系统,进一步研究并实施新型螺杆制冷压缩机产品的设计、分析与优化、仿真相集成的一体化,为实现复杂机械产品的传统设计向预测设计的转变进行了有意义的尝试。
【图文】：

产品数字化,现代机械,样机

Fig.1.2VirtUalPrototyPebaseddigitaldesignofmodernmeehanicalProduet样机(virtualPrototype，VP)是对原型产品或系统具有一定真实功通过对该模型进行评估和测试，能够获取候选物理模型外观、结构、方面的特性，通过仿真分析和干涉检验，修改和完善产品方案的设产品数字化模型的建立，强调利用各学科子系统之间的动态交互与建立一个与产品物理样机具有相似功能的系统模型来与仿真环境祸，，通过模拟测试并不断评估改进产品设计方案。虚拟样机技术则强同设计，突出从功能、性能和行为上模拟真实产品，通过各领域先基于虚拟样机形成产品一体化设计新模式。随着虚拟样机技术的不它必将成为复杂机械产品设计与创新研究的一个现代化技术手段。基于虚拟样机的仿真技术应用现状车行业为例，多体动力学、碰撞、空气动力学119]和结构分析等类型福特公司、美国通用、德国奔驰等国外大型汽车公司己得到成熟的广泛应用于汽车产品全生命周期中的各个阶段。国内的汽车公司如

模型图,子系统数,流分析,学科

大连理工大学博士学位论文式2.7中，戈、寿、xv分别是优化器对参数声、M、U产生的代理参数子集，如图2.8所示，则对子系统只产生祸合映射的学科总数目为:n，，=艺n产。 (2.5)典典 ;;;;;凡凡夕夕入入凡/从心心心AAA、、窄窄」」抓\乙乙乙凡凡‘‘ ‘凡凡图2.8某学科子系统数据流分析模型 Fig.2.8AnalysismoduleofmultidiseiPlinarysubsystemdataflow子系统优化目标f要求最小化设计目标函数，几为问题的初始约束。基于上述分析，多学科设计优化问题子系统的广义数学表达式为:Find:xD、介、弋、xvMinimize:f(几，xv) Subjeetto:cD(凡，Xv)‘0介一E(凡，弋)=0弋一F(几，凡)二0弋一A(几
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH122

【引证文献】