设计优化可视化研究综述

现代设计优化技术日益复杂,可视化技术的引入对促进优化技术在工程中的普及与应用,提高设计质量与优化效率具有重要意义.首先分析了设计优化中存在的未知因素多、求解不透明,优化效率低、结果分析不直观等问题,阐述了设计优化可视化概念,综述了国内外研究现状及发展趋势,建立了设计优化可视化功能框架,分析了设计优化可视化系统实现的技术难点,论述了综合应用多种可视化方法,多角度解决问题的技术策略.     

虚拟样机多学科设计优化问题建模研究

针对虚拟样机多学科设计优化框架对多学科问题描述的需求,对多学科设计优化问题的建模方法进行研究,提出用XML语言对多学科优化问题模型进行描述。通过分析多学科设计优化问题模型特点,得出多学科设计优化问题模型及其子模型的形式化描述,并给出其中一个主要模型的XMLSchema描述规范。开发了通用多学科设计优化问题建模工具,用于基于Web的虚拟样机多学科设计优化框架中的求解问题模型的输入,并给出某型导弹多学科设计优化问题的建模实例。实践表明建模方法和建模工具方便可行。     

气动和结构多学科优化设计过程集成技术研究

研究了气动和结构多学科优化设计中的过程集成技术问题,详细分析了三维几何建模、CFD、结构强度分析和iSIGHT优化之间的数据集成机理,实现了气动和结构强度的边界设定、载荷加载、优化策略定制和优化结果自动评判等过程的集成。通过基于iSIGHT的集成框架应用实例完成了简单翼的多学科优化设计。     

数字化功能样机的多学科设计优化与仿真

高效精密化、智能集成化、虚拟数字化是现代产品设计的发展方向。提出了一种将多学科设计优化方法融于产品的数字化设计过程，智能集成化设计复杂产品数字化功能样机的多学科综合设计模式。针对汽车实例，构建了多学科自动化设计优化平台，给出了集成优化分析流程，实现了多性能集成全分析与优化仿真，基于整车虚拟测试，验证了该模式的有效可行性。     

基于有向循环图的多学科设计优化模型调度方法

复杂产品的多学科设计优化过程中，往往会涉及到不同学科的专业分析模型以及各种商业软件应用的集成调度运行问题。在多学科设计优化过程中模型应用集成的基础上，结合设计模型的调度需求，研究了多学科模型的调度运行，并给出了基于有向循环图的通用模型调度解决方案，包括回路探测算法和模型调度算法。最后设计并实现了支持复杂产品多学科设计优化软件框架——iDesign的调度引擎，并以一个设计模型的调度为例，验证了方法的正确性和可行性。     

摩擦式电磁离合器的多学科设计优化

摩擦式电磁离合器优化设计涉及的学科多,计算时间长,容易造成逻辑混乱问题,而传统串行优化算法割裂了学科间耦合关系难以得到全局最优解,因此引入了多学科设计优化方法。为了解决协同优化方法(CO法)不容易收敛的问题,提出了CO与同时分析和设计方法(SAND法)结合的二级多学科优化算法,给出了算法架构和计算流程。最后,对产品实例的结构参数进行优化得到了Pareto解,实现了多个优化目标。结果表明,该优化算法有效地减少了计算时间,增强了CO算法的收敛性能。     

ICAE技术与产品的多学科分布仿真及优化

在阐述ICAE技术和多学科仿真及优化关系的基础上,就产品多学科仿真及优化集成平台的架构进行了描述,从面向产品、面向工具和面向手段三个方面讨论了ICAE技术及其平台的应用研究和相关特点。随后介绍了一个初步的多学科协同仿真平台的实施案例——基于HLA的资源共享和多学科协同工作平台。     

基于近似技术的导弹总体设计优化方法研究

实施多学科设计优化方法有助于提高总体设计水平，但同时也使总体优化问题变得更加复杂、计算更加困难，因此需要采用近似技术。在对设计空间探索方法和多学科设计优化中应用的近似技术进行研究的基础上，提出在优化系统中采用综合探索近似寻优方法以实现快速寻优，最后通过一个应用实例验证了综合探索近似寻优方法的可行性。     

大系统理论体系下的飞行器多学科设计优化方法

阐述了飞行器多学科设计优化方法与大系统理论的关系.在大系统理论体系下根据不同的分类原则和系统的特点将系统逐层分解分类,同时依据大系统理论的分解协调法对现有飞行器多学科设计方法进行了分类,阐明了每种算法的理论背景和适用范围.飞行器设计系统是典型的工程大系统,同时飞行器多学科设计优化方法是以大系统理论为基础的,因此要在研究飞行器多学科设计优化的同时对大系统理论方法进行研究,推动多学科设计优化的发展.     

基于多粒度模型的导弹MDO方法研究

根据MDO环境的建模/仿真需求,针对某导弹多学科设计优化问题,分析了多粒度模型建模/仿真的必要性,以气动学科为例探讨了导弹MDO环境中多粒度模型的建模/仿真方法,研究了有限元分析软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的集成方法,并利用响应面分析、工程估算、数值计算三种方法对某导弹的气动学科进行多粒度的建模与解算,将输出的主要气动参数与风洞试验数据进行了比较与分析。研究结果表明多粒度模型的建模/仿真对提高导弹MDO效率具有重要意义。

Abstract：

According to the requirement of modeling and simulation in MDO environment, with consideration of missile’s Multidisciplinary Design Optimization problem, the necessity of modeling and simulation on multi-granularity model was analyzed. Taking pneumatic domain as an example, method of modeling and simulation on multi-granularity in missile’s MDO environment was discussed. The integration methods of finite element software FLUENT and its pre-processing software GAMBIT were studied. Through abundant experiments, data results of computing multi-granularity model were given using three methods, namely Response Surface Analysis, engineering prediction method and numerical computation method. Finally, comparison of the data got from above and from wind tunnel test was analyzed. The study results show that modeling and simulation on multi-granularity model are significant to improve MDO efficiency.     

非对称信息与债权契约优化设计

由于信息的非对称．作为债券投资者的债权人与作为负债方的股东或经理就必然存在利益冲突，优化设计债权契约可以避免经理或股东对自己的财富进行掠夺，或把自己的财富损失减小到最小程度。债权契约的创新性设计主要是在债权契约中加入可赎回条款。     

视景仿真联邦成员的基础对象模型开发

分析了分布交互仿真中视景仿真联邦成员的结构和开发流程,描述了接口规范。利用基础对象模型(Base Object Mode,BOM)技术开发了视景仿真联邦成员的对象模型,并以动态实体为例,详细说明了建立视景仿真联邦成员各个组成部分基础对象模型的开发方法。     

运用MDO进行远程防空导弹总体方案研究

针对远距离空气动力飞行器的威胁 ,强调了远程防空导弹在防空体系的地位 ,讨论了远程防空导弹作战使命及主要技术途径的实现思想。运用防空导弹研制中继承性和创造性 ,给出了有创新意义下的远程防空导弹总体设计方案。将多学科设计优化技术引入到远程防空导弹总体设计 ,讨论了多学科设计优化的具体算法即基于响应面的协作优化设计算法。结合远程防空导弹的特点运用多学科设计优化方法进行了远程防空导弹总体设计并给出了优化设计结果。     

复杂产品多学科协同设计优化建模方法

复杂产品往往由多个子系统通过复杂的耦合方式组成。针对复杂产品多学科协同设计优化的需求,将复杂产品分解成为分布式层次型系统,建立复杂产品多学科协同优化模型,包括了系统级优化模型、子系统优化模型和子系统分析模型。为解决不确定条件下的复杂产品优化建模问题,在确定性条件下建模方法的基础上引进不确定分析,得到系统目标函数与不确定变量之间的对应关系,建立不确定条件下的复杂产品多学科协同优化模型。最后,给出了复杂产品多学科协同优化建模过程。

Abstract：

Complex products are often composed by a number of subsystems which coupled by some complicated way. In order to meet the need of multidisciplinary collaborative design optimization, the multidisciplinary collaborative optimization model of complex products was established based on distributed hierarchical system, including system-level optimization model, optimization model subsystem and subsystem analysis model. To solve the problem under uncertainty, complex products multidisciplinary collaborative design optimization modeling under uncertainty was concluded based on the introduction of uncertainty analysis to determine the system of objective function and the corresponding relationship between the uncertain variables. Finally, multidisciplinary collaborative optimization modeling process of complex product was provided.     

水稻植株虚拟生长可视化系统设计及其实现

将系统分析方法和数学建模技术应用于水稻植株的形态建成,通过对水稻形态数据的定量分析湘建了水稻地上器官形态几何模型,在此基础上设计了水稻植株虚拟生长可视化系统.整个系统由器官几何形态模型模块,生长模型模块,可视化控制模块、数据库和人机交互界面等组成.水稻植株三维形态是由各器官形态结构特征参数的几何模型来描述的.根据水稻器官几何形态参数,通过人机交互操作,采用vc++6.0和OpenGL标准图形库,在计算机上重构出水稻器官、主茎和植株群体的三维形态,具有较好的真实感.