基于并行思维的设计理念和设计方法研究

发布时间：2020-10-22 21:23

　　 竞争的广泛性和普遍性，给制造业带来了挑战和机遇。作为指导新产品开发和提高产品质量的基础理论和方法，作为提升产品市场竞争能力的重要手段，作为制造业的灵魂，现代设计理论和方法也进入了一个新的研究阶段。随着现代科学技术的进步，特别是数学、计算机信息科学、生命生理科学等学科的发展，加之近年来在制造业出现的并行工程思想等，将这些学科的最新进展引入到现代设计理论和方法的研究之中，必将有益于设计理论和方法的发展。 本文在并行工程思想的基础上，分析了设计理论和方法的研究成果，对现代设计理念和方法进行了深入系统的研究。指出了现代设计理论的十大特点；提出了产品设计过程种的产品设计流、产品设计校验点和产品设计绩效的概念，运用这些概念对产品的设计过程进行科学的规划和管理，对产品设计过程进行有效的评估；在设计方法方面，运用人工神经网络的基本理论，进行了并行结构优化设计技术的研究，将结构分析的有限元方法和优化设计技术有机地融合起来，建立了并行优化设计方法；针对现有优化设计方法所存在的一些问题，运用人工神经网络和遗传算法，进行了新型优化算法的研究，开发了几种新型的优化算法；针对工程实例进行了试验研究。 第一章阐明了本课题提出的背景、来源、目的和意义，综述了现代机械设计理论和方法的发展和研究现状；总结了现代设计理论的十大特点。 第二章在对产品设计过程进行分析的基础上，运用并行工程的思想，研究了产品开发的并行设计模式，提出了产品设计流、产品设计校验点和产品设计绩效概念，并将这些概念运用于现代设计理论之中；分析了产品并行设计中的关键技术——并行优化设计技术，提出了面向产品的智能优化设计集成环境。 第三章进行了并行结构优化设计方法的研究。运用人工神经网络的理论，开发了应用于机械结构优化设计的并行结构优化设计方法，将有限元法这一有效的工程分析方法和优化设计技术进行有机的融合，并进行了设计工程实例的应用。 第四章运用人工神经网络的理论，提出了“结构”和“过程”的概念，建立了基于结构和过程的优化设计理论，开发了Hopfield并行优化算法、时变回归并行优化算法和Boltzmann并行优化算法，编制了相应的算法程序，并针对每种新型优化算法进行了数学考题和工程实例的应用。 M， 一 第五章在演化算法理论特别是遗传算法理论的基础上，通过对遗传算法进 厂＿－＿＿＿ 行分析，开发了实数编码的遗传优化算法，编制了相应的算法程序，并针对该。 算法进行了数学考题和工程实例的应用。。＿ 第六章对本文的工程应用背景一压铸机进行了试验研究，进行了应力应 一＿－＿＿ 变试验，验证了并行结构优化设计方法的有效性。一、＿ 第七章对全文的研究工作进行了总结，给出了主要的研究成果和结论。提“一＿ 出了有待于进一步深入研究的问题。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2001
【中图分类】：TH122
【部分图文】：

传统的计算机辅助技术的信息传递是按照严格的顺序进行的，在时序上是相互隔离的，其主要特征是各自为政、分工明确，产品信息的流向单一，传统的产品生产基本工作过程如图1一1所示。市场}J叫设计科}J叫工艺科卜侧生产准备比叫车间调度卜侧车间生产卜和叫总装卜洲仓储幕魏图1一1传统的产品生产过程而基于并行思维的产品开发采用并行、交叉和反复地进行产品设计、工艺设计和生产准备的方式，要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品全生命周期中的各种因素，通过组建由多学科人员组成的产品开发队伍，改进产品开发流程，利用各种计算机辅助工具等手段以及产品数据管理(PDM，ProductDataManagement)、网络通信等技术，使产品开发的早期阶段能考虑产品开发下游的各种因素，以提高产品设计、制造的一次成功率。其主要特征是机构简练、各部门之间的分工模糊，以集成化的工作方式对信息进行处理，其工作过程可用图1一2来表示。基于并行思维的设计理念研究内涵非常丰富

序的微观规划，分析按照何种工艺路线以及如何把原材料转变为成品，做好生产准备工作，如加工过程中所必须要使用的工、夹、量具等附具，考虑加工过程中所需使用的各种生产设备等等;提交工艺设计报告。.装配设计将为实现产品功能的各个结构、零部件等组装起来，构成产品，在此阶段要给出产品设计的初始结果。.试验设计在经过上述几个阶段的设计之后，往往需要进行试验设计，有时进行模型试验，有时进行实际试验，其目的是检验前述各个设计阶段的设计成果，充分暴露问题，为形成最终设计方案做准备;该阶段将给出产品试验情况报告，并根据试验情况，针对上述各个设计阶段所提出的方案提出具体的修改意见。.再设计也即修改在该串行设计阶段，由于各个具体的设计阶段在时间上是顺序执行的，前期的设计阶段很难甚至无法获取后续设计阶段的信息，所以修改设计就成为设计过程中不可或缺的环节。

Р┦垦?宦畚幕?诓⑿兴嘉?纳杓评砟詈蜕杓品椒ㄑ芯?如图3一9所示，压铸机合模机构的工作原理可以简述如下:图中合模油缸1推动动模板3右移与静模板4靠紧(完成合模动作)的同时，曲肘连杆机构2动作，并处于死点位置(即肘杆机构2上的a点、b点和c点共线)，此时曲肘连杆机构2反行程自锁，起到合型及锁紧作用。图3一8压铸机IIIII图3一9曲肘连杆式压铸机机构运动简图1—合模油缸2—肘杆机构3—动模板4—静模板作为大型复杂机构，合模机构的结构非常复杂，决定合模结构的设计参数很多，对合模机构的设计多采用类比设计方法，是一种定性设计，即根据设计经验
【引证文献】

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3 陈科;基于产品设计流的并行设计过程[J];农业机械学报;2004年05期

4 张金标;;一种改进的产品设计耦合活动迭代模型[J];山东大学学报(工学版);2008年02期

5 陈科,郑红梅,沈中华;基于反馈式人工神经网络的优化算法及其应用研究[J];中国机械工程;2004年21期

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本文编号：2852112