复杂产品虚拟样机统一建模方法研究
发布时间：2020-12-11 05:55
复杂产品是系统组成复杂、研发过程复杂、管理复杂的一类产品,如航空航天器、汽车等,是国家战略发展的关键装备。复杂产品虚拟样机是集成产品全生命周期不同学科领域知识并替代物理样机的计算机仿真模型。构建具有良好平台独立性和规约性的复杂产品虚拟样机可以更好、更快地产品设计,以应对激烈的市场竞争。已有建模方法主要针对模型规范化定义,模型之间数据关联及语义关系松散,难以实现更高抽象层次的语义表达,不能直接提取学科模型并进行工程应用。为此,本文从统一建模需求和建模过程出发,对复杂产品虚拟样机统一建模方法进行了探索研究,以期为汽车自动变速器虚拟样机为典型代表的复杂产品虚拟样机的统一建模提供有效的、可行的解决方案。研究内容及成果如下:1.研究并定义了复杂产品虚拟样机工程体系概念模型,并对模型各维度及其相互关系综合分析,提出了复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构。对统一建模方法基本概念、技术框架、主模型、学科模型进行了多角度研究。在此基础上,分析了主模型定义、构成及形式化表示,并从学科模型的构成、构建过程、提取方法及其CAD/CAE信息联动等方面分析、验证统一建模方法,从而建立了实现复杂产品虚拟样机生命周期...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 复杂产品虚拟样机设计技术分析
1.2.1 产品设计及虚拟样机技术发展历程
1.2.1.1 产品设计
1.2.1.2 虚拟样机技术与产品设计发展历程
1.2.2 复杂产品虚拟样机设计技术发展趋势分析
1.3 复杂产品虚拟样机设计关键技术研究综述
1.3.1 复杂产品虚拟样机
1.3.2 复杂产品虚拟样机建模技术
1.3.3 多领域仿真
1.3.4 多学科设计优化
1.3.5 系统集成
1.4 当前存在的问题分析
1.4.1 虚拟样机统一模型构建
1.4.2 统一模型表达
1.5 研究内容
1.6 全文结构
第二章 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.1 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.1.1 基本概念
2.1.2 复杂产品虚拟样机统一建模方法
2.2 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.2.1 复杂产品虚拟样机工程体系
2.3 复杂产品虚拟样机主模型
2.3.1 主模型分析
2.3.2 主模型的实例化模型表示
2.4 学科模型的CAD/CAE一体化建模
2.4.1 学科模型建模过程
2.4.2 学科模型提取方法
2.4.3 学科模型的几何信息与工程特征属性信息关联
2.5 本章小结
第三章 复杂产品虚拟样机设计元模型建模方法研究
3.1 复杂产品虚拟样机统一建模
3.1.1 复杂产品虚拟样机
3.1.2 统一建模
3.1.2.1 统一建模的意义
3.1.2.2 统一建模过程分析
3.2 元模型建模
3.2.1 元模型与元模型建模
3.2.2 元模型基本要素
3.2.3 元模型建模层次
3.2.3.1 复杂产品虚拟样机元模型建模设计分析
3.2.3.2 虚拟样机元模型建模层次分析
3.2.4 面向对象的元模型表达
3.2.4.1 面向对象方法
3.2.4.2 面向对象的元模型表达
3.3 元模型的建模数据分析
3.3.1 元数据概念模型
3.3.2 复杂产品虚拟样机元数据表示
3.3.2.1 过程元数据
3.3.2.2 产品元数据
3.3.2.3 资源元数据
3.3.2.4 知识元数据
3.4 复杂产品虚拟样机设计元模型形式化表示
3.4.1 复杂产品虚拟样机设计元模型
3.4.2 STEP标准简介
3.4.2.1 STEP标准的体系结构
3.4.2.2 中性文件的表达
3.4.2.3 中性文件实施原理
3.4.2.4 ROSE库
3.4.3 复杂产品虚拟样机设计元模型形式化表示分析
3.5 本章小结
第四章 复杂产品虚拟样机主模型表达与学科模型建模方法研究
4.1 复杂产品虚拟样机主模型
4.1.1 复杂产品虚拟样机主模型定义
4.1.2 复杂产品虚拟样机主模型构成及表达
4.1.2.1 过程元数据模型
4.1.2.2 产品元数据模型
4.1.2.3 资源元数据模型
4.1.2.4 知识元数据模型
4.1.3 主模型的表达
4.2 复杂产品虚拟样机学科模型构建方法
4.2.1 学科模型构建过程分析
4.2.2 学科模型建立
4.2.2.1 学科元模型映射方法
4.2.2.2 学科模型
4.2.3 基于模型的数字化定义（MBD）方法
4.2.4 基于MBD的学科模型CAD/CAE一体化建模
4.2.4.1 学科模型集成数据构成
4.2.4.2 学科模型集成数据表示
4.2.4.3 学科模型的CAD/CAE集成数据联动
4.3 本章小结
第五章 复杂产品虚拟样机学科模型实现
5.1 运动学结构仿真模型
5.1.1 运动结构仿真模型及其数据信息分析
5.1.2 运动结构仿真模型
5.1.2.1 运动结构仿真模型的提取过程分析
5.1.2.2 运动结构仿真模型的CAD/CAE一体化建模
5.1.2.3 运动结构仿真模型实现
5.2 有限元分析模型
5.2.1 有限元模型及其数据信息分析
5.2.2 有限元模型的提取过程分析
5.2.3 有限元模型的CAD/CAE一体化建模
5.2.4 有限元模型实现
5.3 电子控制模型
5.3.1 电子控制模型及其数据信息分析
5.3.1.1 AP210介绍
5.3.1.2 电子控制模型的模式
5.3.2 电子控制模型的提取过程分析
5.3.3 电子控制模型的信息关联
5.3.4 电子控制模型的实现
5.4 液压分析模型
5.4.1 液压分析模型及其数据信息
5.4.2 液压分析模型的提取过程分析
5.4.3 液压分析模型的CAD/CAE一体化建模及模型实现
5.5 本章小结
第六章 汽车自动变速器的虚拟样机统一建模及应用
6.1 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统
6.1.1 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统框架
6.1.2 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统的建立
6.1.2.1 统一建模设计系统中性文件的读取模块
6.1.2.2 自动变速器的虚拟样机中性文件的生成模块
6.1.2.3 自动变速器的虚拟样机中性文件实体属性的显示模块
6.1.2.4 自动变速器的虚拟样机读取数据库的属性值模块
6.1.2.5 自动变速器的虚拟样机的CAD/CAE工具接口模块
6.2 自动变速器虚拟样机设计过程建模分析
6.2.1 自动变速器
6.2.1.1 自动变速器结构分析
6.2.1.2 自动变速器各系统协同工作过程分析
6.2.2 自动变速器的虚拟样机设计信息模型构建过程分析
6.2.3 自动变速器虚拟样机的设计信息模型
6.3 自动变速器的虚拟样机设计主模型构建
6.3.1 自动变速器的虚拟样机元数据模型
6.3.2 自动变速器的虚拟样机主模型构建
6.4 自动变速器虚拟样机的学科模型提取及工程分析
6.4.1 行星齿轮机构运动学结构仿真分析
6.4.2 输出轴有限元分析
6.4.3 电子控制仿真分析
6.4.4 液力变矩器流场分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 论文创新点
7.3 未来展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
本文编号：2910016
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 复杂产品虚拟样机设计技术分析
1.2.1 产品设计及虚拟样机技术发展历程
1.2.1.1 产品设计
1.2.1.2 虚拟样机技术与产品设计发展历程
1.2.2 复杂产品虚拟样机设计技术发展趋势分析
1.3 复杂产品虚拟样机设计关键技术研究综述
1.3.1 复杂产品虚拟样机
1.3.2 复杂产品虚拟样机建模技术
1.3.3 多领域仿真
1.3.4 多学科设计优化
1.3.5 系统集成
1.4 当前存在的问题分析
1.4.1 虚拟样机统一模型构建
1.4.2 统一模型表达
1.5 研究内容
1.6 全文结构
第二章 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.1 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.1.1 基本概念
2.1.2 复杂产品虚拟样机统一建模方法
2.2 复杂产品虚拟样机统一建模方法体系结构研究
2.2.1 复杂产品虚拟样机工程体系
2.3 复杂产品虚拟样机主模型
2.3.1 主模型分析
2.3.2 主模型的实例化模型表示
2.4 学科模型的CAD/CAE一体化建模
2.4.1 学科模型建模过程
2.4.2 学科模型提取方法
2.4.3 学科模型的几何信息与工程特征属性信息关联
2.5 本章小结
第三章 复杂产品虚拟样机设计元模型建模方法研究
3.1 复杂产品虚拟样机统一建模
3.1.1 复杂产品虚拟样机
3.1.2 统一建模
3.1.2.1 统一建模的意义
3.1.2.2 统一建模过程分析
3.2 元模型建模
3.2.1 元模型与元模型建模
3.2.2 元模型基本要素
3.2.3 元模型建模层次
3.2.3.1 复杂产品虚拟样机元模型建模设计分析
3.2.3.2 虚拟样机元模型建模层次分析
3.2.4 面向对象的元模型表达
3.2.4.1 面向对象方法
3.2.4.2 面向对象的元模型表达
3.3 元模型的建模数据分析
3.3.1 元数据概念模型
3.3.2 复杂产品虚拟样机元数据表示
3.3.2.1 过程元数据
3.3.2.2 产品元数据
3.3.2.3 资源元数据
3.3.2.4 知识元数据
3.4 复杂产品虚拟样机设计元模型形式化表示
3.4.1 复杂产品虚拟样机设计元模型
3.4.2 STEP标准简介
3.4.2.1 STEP标准的体系结构
3.4.2.2 中性文件的表达
3.4.2.3 中性文件实施原理
3.4.2.4 ROSE库
3.4.3 复杂产品虚拟样机设计元模型形式化表示分析
3.5 本章小结
第四章 复杂产品虚拟样机主模型表达与学科模型建模方法研究
4.1 复杂产品虚拟样机主模型
4.1.1 复杂产品虚拟样机主模型定义
4.1.2 复杂产品虚拟样机主模型构成及表达
4.1.2.1 过程元数据模型
4.1.2.2 产品元数据模型
4.1.2.3 资源元数据模型
4.1.2.4 知识元数据模型
4.1.3 主模型的表达
4.2 复杂产品虚拟样机学科模型构建方法
4.2.1 学科模型构建过程分析
4.2.2 学科模型建立
4.2.2.1 学科元模型映射方法
4.2.2.2 学科模型
4.2.3 基于模型的数字化定义（MBD）方法
4.2.4 基于MBD的学科模型CAD/CAE一体化建模
4.2.4.1 学科模型集成数据构成
4.2.4.2 学科模型集成数据表示
4.2.4.3 学科模型的CAD/CAE集成数据联动
4.3 本章小结
第五章 复杂产品虚拟样机学科模型实现
5.1 运动学结构仿真模型
5.1.1 运动结构仿真模型及其数据信息分析
5.1.2 运动结构仿真模型
5.1.2.1 运动结构仿真模型的提取过程分析
5.1.2.2 运动结构仿真模型的CAD/CAE一体化建模
5.1.2.3 运动结构仿真模型实现
5.2 有限元分析模型
5.2.1 有限元模型及其数据信息分析
5.2.2 有限元模型的提取过程分析
5.2.3 有限元模型的CAD/CAE一体化建模
5.2.4 有限元模型实现
5.3 电子控制模型
5.3.1 电子控制模型及其数据信息分析
5.3.1.1 AP210介绍
5.3.1.2 电子控制模型的模式
5.3.2 电子控制模型的提取过程分析
5.3.3 电子控制模型的信息关联
5.3.4 电子控制模型的实现
5.4 液压分析模型
5.4.1 液压分析模型及其数据信息
5.4.2 液压分析模型的提取过程分析
5.4.3 液压分析模型的CAD/CAE一体化建模及模型实现
5.5 本章小结
第六章 汽车自动变速器的虚拟样机统一建模及应用
6.1 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统
6.1.1 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统框架
6.1.2 自动变速器的虚拟样机统一建模设计系统的建立
6.1.2.1 统一建模设计系统中性文件的读取模块
6.1.2.2 自动变速器的虚拟样机中性文件的生成模块
6.1.2.3 自动变速器的虚拟样机中性文件实体属性的显示模块
6.1.2.4 自动变速器的虚拟样机读取数据库的属性值模块
6.1.2.5 自动变速器的虚拟样机的CAD/CAE工具接口模块
6.2 自动变速器虚拟样机设计过程建模分析
6.2.1 自动变速器
6.2.1.1 自动变速器结构分析
6.2.1.2 自动变速器各系统协同工作过程分析
6.2.2 自动变速器的虚拟样机设计信息模型构建过程分析
6.2.3 自动变速器虚拟样机的设计信息模型
6.3 自动变速器的虚拟样机设计主模型构建
6.3.1 自动变速器的虚拟样机元数据模型
6.3.2 自动变速器的虚拟样机主模型构建
6.4 自动变速器虚拟样机的学科模型提取及工程分析
6.4.1 行星齿轮机构运动学结构仿真分析
6.4.2 输出轴有限元分析
6.4.3 电子控制仿真分析
6.4.4 液力变矩器流场分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 论文创新点
7.3 未来展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
本文编号：2910016
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