面向設(shè)計(jì)與分析集成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)品信息模型研究.pdf

1、在復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)中，往往需要在設(shè)計(jì)階段采用“設(shè)計(jì)-仿真-再設(shè)計(jì)”的閉環(huán)設(shè)計(jì)方法，以提高研發(fā)效率，并獲得更輕便可靠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。其中，需要進(jìn)行CAD建模和CAE仿真兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。
　　CAD軟件偏重產(chǎn)品的二維和三維建模;CAE仿真通常由兩個(gè)或兩個(gè)以上分析子系統(tǒng)組成，例如動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析、疲勞分析、安全性分析、人機(jī)工程學(xué)分析等。需要不同的CAE子系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)作分析，但各子系統(tǒng)間往往是相對(duì)獨(dú)立的，用不同的分析工具進(jìn)行建模和仿真，

2、再將分析結(jié)果和修改建議反饋給設(shè)計(jì)模型，用于設(shè)計(jì)修改。但是，由于不同工程分析領(lǐng)域的信息存在不一致性，所以產(chǎn)生了隔離的信息模型孤島，系統(tǒng)級(jí)的分析集成協(xié)作難以實(shí)現(xiàn)，尤其是當(dāng)模型復(fù)雜和所涉及的仿真子系統(tǒng)比較多的時(shí)候。目前對(duì)于設(shè)計(jì)與分析集成方面的研究，缺乏面向全局性能分析的集成信息模型。
　　本論文在分析、總結(jié)前人研究工作和成果的基礎(chǔ)上，對(duì)面向設(shè)計(jì)與分析集成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)品信息模型進(jìn)行了研究，提出了基于多描述架構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型和

3、產(chǎn)品全息模型，主要研究工作和成果如下:
　　(1)分析了產(chǎn)品模型和分析模型的表達(dá)，CAD信息源及CAE信息需求之間的數(shù)據(jù)模型差距;以復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)——鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)為例，闡述了其CAE（動(dòng)力學(xué)、強(qiáng)度、疲勞、人機(jī)工程學(xué)和安全性）分析過(guò)程中所涉及的信息模型，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)與分析集成中存在的問(wèn)題進(jìn)行了剖析，給出了當(dāng)前設(shè)計(jì)與分析集成中存在的問(wèn)題，以及復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化研究中存在的挑戰(zhàn)與難點(diǎn)。
　　(2)針對(duì)鏟運(yùn)機(jī)研發(fā)以及復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)中存

4、在的數(shù)據(jù)模型問(wèn)題，擴(kuò)展了現(xiàn)有MBD數(shù)據(jù)集，提出了適用于復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析全方位集成的全息模型，即擴(kuò)展CAD數(shù)據(jù)模型，此模型是指導(dǎo)設(shè)計(jì)與分析集成的主模型，描述復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)有關(guān)的所有信息。
　　(3)提出了基于多描述架構(gòu)MRA的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型DACM，它不僅是設(shè)計(jì)與分析工具之間的集成，更是在語(yǔ)義上的集成。并提出了采用多模型映射的方法，將產(chǎn)品全息模型信息映射到各子分析系統(tǒng)中。創(chuàng)建了復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)從概念設(shè)計(jì)到施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)

5、模型與主要分析模型（動(dòng)力學(xué)、FEA、疲勞分析）之間的信息框架模型及信息傳遞路線。
　　(4)以某型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行了基于多描述架構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析集成信息模型研究，闡述了面向整機(jī)性能的鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)與分析思路。驗(yàn)證了所提出的信息模型框架和信息傳遞過(guò)程。并以工作裝置的具體設(shè)計(jì)為實(shí)例，采用現(xiàn)有的商業(yè)軟件，詳細(xì)解釋了采用所提出的信息集成模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析集成的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了基于MRA的語(yǔ)義集成框架。
　　(5)提出了面向整機(jī)性能的鏟

6、運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)與分析集成研發(fā)體系?；谧皂斚蛳潞兔嫦蝌?qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的虛擬樣機(jī)理念，將鏟運(yùn)機(jī)的整機(jī)性能設(shè)計(jì)、面向多體動(dòng)力學(xué)的性能分析和仿真、整機(jī)裝配及總參數(shù)校驗(yàn)與鏟運(yùn)機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成了一個(gè)全新的鏟運(yùn)機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研發(fā)體系。
　　(6)給出了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的方式，基于CAXA、CAXA-Vehicle和Simpack編制集成原型系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，實(shí)現(xiàn)了基于MRA的鏟運(yùn)機(jī)工作裝置CAD/CAE集成原型系統(tǒng)。<