復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一建模方法研究.pdf

1、復雜產品是系統(tǒng)組成復雜、研發(fā)過程復雜、管理復雜的一類產品，如航空航天器、汽車等，是國家戰(zhàn)略發(fā)展的關鍵裝備。復雜產品虛擬樣機是集成產品全生命周期不同學科領域知識并替代物理樣機的計算機仿真模型。構建具有良好平臺獨立性和規(guī)約性的復雜產品虛擬樣機可以更好、更快地產品設計，以應對激烈的市場競爭。已有建模方法主要針對模型規(guī)范化定義，模型之間數據關聯(lián)及語義關系松散，難以實現更高抽象層次的語義表達，不能直接提取學科模型并進行工程應用。為此，本文從統(tǒng)一建

2、模需求和建模過程出發(fā)，對復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一建模方法進行了探索研究，以期為汽車自動變速器虛擬樣機為典型代表的復雜產品虛擬樣機的統(tǒng)一建模提供有效的、可行的解決方案。研究內容及成果如下：
　　1.研究并定義了復雜產品虛擬樣機工程體系概念模型，并對模型各維度及其相互關系綜合分析，提出了復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一建模方法體系結構。對統(tǒng)一建模方法基本概念、技術框架、主模型、學科模型進行了多角度研究。在此基礎上，分析了主模型定義、構成及形式化表示，

3、并從學科模型的構成、構建過程、提取方法及其CAD/CAE信息聯(lián)動等方面分析、驗證統(tǒng)一建模方法，從而建立了實現復雜產品虛擬樣機生命周期多階段多學科多領域多層次的統(tǒng)一模型表達、構建方法以及過程表示等基礎理論。
　　2.針對復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一模型構建，本文首先分析統(tǒng)一建模的意義和建模過程，提出了基于元模型建模思想的復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一建模方法。并從元模型方法、元模型建模層次、面向對象方法、STEP標準以及基于元數據的統(tǒng)一模型構成五個方

4、面深入研究。在此基礎上，對復雜產品虛擬樣機設計元模型表達的統(tǒng)一模型進行分析和形式化表示，從而為主模型的構建和表示提供了方法實現基礎。
　　3.為實現復雜產品虛擬樣機設計元模型有效表達主模型，本文研究分析了主模型定義及構成，提出了以過程、產品、資源以及知識的元數據表達的主模型，從而對主模型進行了描述。
　　4.構建復雜產品虛擬樣機生命周期各階段學科模型是驗證并應用主模型的關鍵。對學科模型的構建過程、映射方法研究分析，提出了利用

5、元模型的組元“方法”由主模型提取學科元模型，并實例化為學科模型。在此基礎上，研究分析了MBD方法、參數化建模與特征建模相結合的混合建模技術、網格自動劃分技術及劃分算法，從而實現學科模型的CAD/CAE一體化建模，為工程分析奠定了技術基礎。
　　5.為實現以汽車自動變速器虛擬樣機為例的復雜產品虛擬樣機統(tǒng)一建模，搭建自動變速器虛擬樣機統(tǒng)一建模設計系統(tǒng)，研究分析自動變速器工作過程、建模過程，并構建自動變速器虛擬樣機設計元模型表達的主模型