控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

基于工作空间最大化的2-RPC/2-SPC并联机构多学科设计优化

以2-RPC/2-SPC并联机构为研究对象,首先考虑奇异位形、杆长、运动副转角等影响因素,采用数值法求解机构的工作空间;然后运用Isight软件对工作空间进行试验设计,得到工作空间达到较大时结构参数的取值范围;最后建立以机构灵巧度、静刚度、承载能力及驱动力为性能评价指标的多学科设计优化模型,基于Isight软件对模型进行求解使这些性能达到整体最优,得到结构参数的最优解,并对性能评价指标的结果进行可靠性评价.研究结果表明,多学科设计优化应用在并联机构是可行的,能为并联机构的优化设计奠定基础.     

基于目标层解分析方法的重水潜器多学科设计优化

采用一种新型的多学科设计方法———目标解析分流法进行重水潜器的概念设计。首先利用半经验法建立重水潜器的集成系统模型,并进行目标层解分析（ATC）优化模型;再应用增广拉格朗日惩罚函数松弛化方法,通过改进内外层嵌套式求解策略,减少内层循环病态子问题的求解计算时间,在内层循环得到收敛的同时,外层循环更新惩罚权重来获得可行解;随后改变惩罚函数权重,对比分析各种惩罚函数对求解效率的影响。由实验可得,应用增广拉格朗日惩罚函数松弛化求解的方法,保持计算精度的同时也提高了计算效率。最终获得的系统最优解与多维的一次设计优化问题所得到的最优解非常接近,证明了多学科设计优化能充分利用不同学科之间的相互作用所产生的协同效应,从而获得系统整体的最优解。     

水下航行器耐压壳体参数化设计优化

为提高水下航行器耐压壳体结构设计效率,研究了基于参数化分析和响应面近似模型的耐压壳体结构优化设计方法.确定某型水下航行器的耐压壳体结构5个尺寸为优化设计变量,应用薄壳理论和CCS规范进行了初步设计并确定了优化变量可行域,采用最优拉丁超立方法(Opt LHD)在可行域空间内确定设计试验样本点,研究了ABAQUS参数化驱动样本点的方法,建立了极限载荷的二阶多项式响应面模型.以极限载荷和壳体质量为优化目标,利用二代非劣排序遗传算法进行耐压壳体的多目标优化求解,得到Pareto最优解集.最终优化结果较初步设计结构极限载荷提高41.68%,壳体质量降低27.26%.参数化方法能够简化优化过程,提高优化效率,为水下航行器结构优化设计提供了借鉴.     

工程机械多学科稳健设计优化

介绍了多学科设计优化、不确定性分析和稳健设计的基本概念和方法。针对工程机械的特点,探讨了一种在多学科设计优化设计框架内进行不确定性分析与稳健设计的新的设计理论和方法:多学科稳健设计优化。它既充分考虑了工程机械系统中各个学科(子系统)之间相互作用所产生的协同效应,使设计能获得系统的整体最优解,同时也考虑了不确定性因素对工程机械质量稳健性的影响,并采用并行设计,有助于提高工程机械的质量及其稳健性和可靠性、缩短产品进入市场周期、降低产品成本。最后,讨论了多学科稳健设计优化的主要研究内容。     

基于区间不确定性的多学科可靠性设计

针对随机可靠性设计和多学科设计直接结合中存在的随机可靠性无法解决不确定性信息量较少及直接结合的嵌套结构计算效率较低的问题,采用区间描述有限信息的不确定性,以非概率可靠性指标衡量多学科系统的可靠性,建立了基于区间不确定性的多学科可靠性设计模型.同时,为了提高计算效率,采用性能测量法来减少可靠性分析的计算量,并引入序列优化与可靠性评估方法将三层嵌套的多学科可靠性设计结构解耦为顺序执行的确定性多学科设计优化和多学科可靠性分析过程,降低了计算复杂性.通过一个算例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,相比多学科可行法,单学科可行法的计算效率较高.     

复杂产品建模及综合寻优设计的自动化方法

针对复杂产品的设计需求,深入分析了复杂产品的建模过程.基于参数化建模和多学科优化思想,建立了复杂产品综合优化设计的理论框架.其中,设计结构树存储了复杂产品从整机直到零件级结构信息;基于数据库协调的多学科协同寻优策略可以得到复杂产品的综合优化解.阐述了基于面向对象技术开发的数据库功能体系,该体系既保证了设计结构树中有效数据的存储,也为多学科协同寻优定义了相关操作.在实践应用上,开发了水轮发电机综合优化设计软件平台,应用实例验证了理论和实际研究工作的有效性和可行性.     

单管感应电能传输系统参数全局优化

针对单管感应电能传输系统参数优化中存在的设计参数约束少、参数非全局最优等问题,提出一种参数全局优化算法。将系统效率最高作为目标函数,以原副边电感、电容等关键器件的电压、电流大小为约束条件,将工作频率、原副边电感、电容作为优化变量,建立系统的非线性规划数学模型,采用智能优化算法进行模型解算。为避免算法收敛于局部最优,设计了"遗传算法+模式搜索"的混合算法,即在遗传算法求得最优解的基础上,采用模式搜索进行深度优化。仿真和实验结果表明,提出的方法能从全局角度对系统进行整体优化,单次优化得到所有最优参数,减少了工作量;求解时的混合优化算法具有较优的全局搜索能力,可用于其他约束优化问题。     

基于灵敏度多学科优化设计变量的模糊分析

提出了一种选择与评价多学科优化设计变量的方法.在建立包含静力学、模态分析和动力学的多学科优化模型之后,以灵敏度计算理论为基础,建立了多学科优化时优选设计变量的模糊综合评价模型.该模型综合考虑了应力、位移、固有频率、速度和加速度等参数的影响,并以某集装箱船艉部甲板结构的多学科优化为例,对模型进行了验证分析.结果表明,所提出的模型简便易行,可供设计人员在优选设计变量时使用.     

基于多学科设计优化的通用涡旋型线形状优化

针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73 %和22.79 %.     

产品设计中的绿色设计

通过对目前产品在生产和使用过程中资源消耗以及对环境的影响的分析，提出了“绿色设计”，要求设计师把握设计的本质，进行设计创新，在产品设计中尽可能节约资源，突出绿色设计的根本目标，在产品造型、功能、选材等方面，符合绿色设计的原则。     

结构设计中概念设计方法应用的探讨

文章根据结构设计的步骤,阐述了概念设计在计算模型的建立、结构计算结果检验以及具体构件的设置等环节的应用,从而明确了结构基本概念的重要性和概念设计应用的必要性。     

产品设计中的绿色设计

通过对目前产品在生产和使用过程中资源消耗以及对环境的影响的分析,提出了"绿色设计",要求设计师把握设计的本质,进行设计创新,在产品设计中尽可能节约资源,突出绿色设计的根本目标,在产品造型、功能、选材等方面,符合绿色设计的原则.     

应急设计框架:卫星总体方案设计

以卫星有效载荷总体方案变型设计为背景，探讨在人为或自然灾害的非正常情况下的应急设计方法．首先给出应急设计系统定义，然后给出实现应急设计基本依据：一是基于演化算法、Agent、人机结合和协同设计理论；二是仿蚁群社会应急行为．本系统的关键是，构造基干人与演化算法相结合的Agent（human—computer cooperation Agent，HC—Agent），进而基于混合P2P网络模型构成多HC—Agent的协同设计系统，以使该应急设计系统具有抗干扰、自适应、快速响应的设计能力．     

现代主义设计风格在工业设计中的演变

18世纪的工业革命直接催生了现代设计,现代主义设计风格作为一种主导风格在现代设计近100年的发展史中,经历了产生、发展和走向后现代的过程,这一期间不断受到各种设计思潮的影响和挑战,但其在工业设计中仍一直处于主导地位。解析其演变历程,探其生命力依然旺盛的原因,展望设计未来的发展趋势,现代主义设计以其特定的合理内核和意识形态背景,仍将主导未来的工业设计。     

集成电路工艺设计仿真平台的交互设计

本文介绍了集成电路工艺设计仿真平台的系统集成及交互功能设计等技术实现。该系统成功地使用诸多VB-API函数。完成了集成电路工艺设计仿真平台的系统集成研究。其研究与开发路线对实现适时性的CAD仿真环境的系统集成开发具有一定的可借鉴性。     

建筑结构设计中的概念设计与结构措施

针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象,提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制.     

建筑结构设计中的概念设计与结构措施

针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制．     

设计任务驱动的工具类产品创新

基于传统工程设计框架,设计人员在工具类产品设计初期很少考虑社会技术因素,用户在完成具体任务实现物料加工的过程中所产生的产品交互等实际问题易导致工具类产品本身的设计迭代。通过集成不同的设计理论与方法,如社会技术系统理论(social technology system, STS)、情景分解法、任务分析法、FBS(function-behavior-structure, FBS)模型、TRIZ(teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch)等,在设计阶段融入对使用者的要求,针对工具类产品建立一种以设计任务驱动的产品创新设计过程模型。将工具类产品创新设计过程模型分为设计任务识别、设计任务分析与设计方案产生三个阶段。首先利用情景分解法与任务分析法结合并引入功能分析进行量化来发现、确定设计任务;从社会技术因素与技术因素两方面研究FBS模型,利用功能模型等方法分析设计任务,引入时间参数构建任务元——时间模型;在设计方案产生阶段通过构建基于任务元的设计方案产生过程模型,确定最终设计方案。以曲线锯为例验证了该设计过程的有效性,研究有助于提高产品创新设计效率,减...     

基于以用户为中心的设计理论的交互式实验教学设计

为了在交互式实验教学中有针对性地提高实验教学设计质量,提出了以用户为中心的设计思想应用于实验教学设计中。在教学设计中将学生作为整个教学设计的核心,发现学生对教学设计的真正需求,在学生共同参与下进行迭代式的实验教学设计。通过实践证明,该方法解决了实验教学设计中忽视学生真实需求的问题,为改进课程实验教学设计,提高实验教学质量提供有效途径。