复杂产品虚拟样机概念设计技术研究

建立协同的、智能化的复杂产品概念设计支撑系统是当前虚拟样机工程必须解决的问题之一。从复杂产品概念设计的需求和解决分布式环境下概念设计系统实现的技术难点出发，在分析了Agent技术和WEB服务技术的基础上，对虚拟样机分布式协同仿真系统中的复杂产品概念设计进行了研究，提出将WEB服务技术和Agent技术相结合，建立基于Agent的虚拟样机产品概念设计系统，阐明了系统的结构，工作原理和工作流程，并讨论了系统实现的关键技术。     

复杂系统虚拟样机信息管理中的项目管理研究

虚拟样机的研究已成为多年的研究热点，其相关基础技术发展也很快，在国外也有了成功的应用案例，然而复杂系统协同虚拟样机技术的研究尚不成熟，在研究中还存在一些技术障碍，其中缺乏全生命周期、全方位和全系统的信息管理就是障碍之一。在给出了复杂系统及其虚拟样机定义的基础上，分析了复杂系统虚拟样机中信息管理的需求，然后论述了项目管理在复杂系统虚拟样机信息管理中的特点和需要攻克的几个关键技术，接着对项目管理与工作流的集成作了探讨。在此基础上，本文给出了相应的系统说明和应用验证说明。     

三轴高精度虚拟仿真转台研究

提出了三轴虚拟仿真转台系统的基本体系结构及其功能特点。文中着重阐述了虚拟仿真转台系统中的PDIVL，CAD，CAE技术、数据引擎、虚拟装配技术和虚拟样机等技术'同时详细论述了虚拟仿真转台系统的运行方式以及功能结构，其中包括基于PDM技术加以开发、设计转台机械结构并进行图纸管理和生产过程管理；运用OpenGL动画技术和虚拟装配理论实现模型的动态装配；运用虚拟样机技术实现了转台系统的机械结构模型与复杂控制模型的联合分析，实时调节与优化机械结构或控制率来提高系统的机械与控制性能，极大缩短真实转台系统的开发周期。     

基于虚拟样机技术的受电弓/接触网系统研究

结合受电弓的开发过程，把虚拟样机技术运用到受电弓／接触网系统的研究中。建立其从轨道、机车、受电弓到接触网三维仿真模型，重点分析了弓网耦合系统的动力学特性、轨道激励对弓网振动特性的影响以及接触网的动应力分析。通过应用虚拟样机技术，阐述了虚拟样机技术对研究弓网系统动态受流和开发高速受电弓的作用和优点。     

虚拟样机模型库管理系统初步研究

在虚拟样机协同仿真平台中，模型库管理系统的作用主要是提供底层服务，管理平台开发、运行阶段需要的模型、文档、数据。本文基于总装虚拟样机支撑平台项目，阐述了虚拟样机模型库系统在虚拟样机工程中的位置及作用，介绍了作者及同事开发的基于PDM技术的模型库管理系统的体系结构及主要功能，探讨了项目管理平台与模型库系统的接口。     

一类自行火炮行走部分建模与仿真研究

虚拟样机技术又称机械系统动态仿真技术，它是在计算机上建立样机模型，用数字化样机代替传统的物理样机的一种技术。本文把虚拟样机技术引入履带车辆动力学分析领域，分析了某型自行火炮的结构组成及运动关系，建立了该型自行火炮的虚拟样机，并对用到的几个主要力学模型进行了介绍，最后对自行火炮的行驶过程进行了动力学仿真分析。     

虚拟维修样机系统及建模技术

讨论了建立虚拟样机用于虚拟维修仿真的几个关键技术。给出了虚拟维修样机的定义，分析了它的组成，给出了与产品CAD系统相关联的系统结构。为了满足仿真实时性要求，提出了面向维修任务的虚拟维修样机建模方法，进行样机的几何建模和人机交互建模，并在．Jack软件环境下开发了CAD数据处理与交互行为定义的功能模块，以一个变速齿轮箱为例，进行了验证。     

基于Multi-Agent的武器系统虚拟样机开发环境研究

虚拟样机技术是解决复杂系统开发过程中高风险、有限可逆转性问题的一个有效途经。复杂系统虚拟样机开发过程中的数据量大,交互频率高,因此必须为这一过程提供有效的机制,最大效率的支持虚拟样机的协同开发。文章将Agent技术应用于传统框架,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境,并结合采办的思想,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境的全生命周期虚拟样机开发过程模型。     

基于UML的飞行器动力学虚拟样机仿真建模研究

建模是虚拟样机系统的基础。本文论述了飞行器动力学虚拟样机系统飞行系统仿真模型库的组成和功能,并且应用可视化面向对象建模技术明确划分导弹飞行仿真模型库类库,应用标准建模语言UML(Unified Modeling Language)设计飞行仿真模型库的用例图、活动图、类图,提高了飞行仿真模型库的可重用性,并用于导弹动力学虚拟样机的研究。     

基于组件技术的飞行器动力学虚拟样机模型库的研究

模型库技术是虚拟样机技术的关键技术之一，模型的重用性、模型库管理系统及其建模环境又是当前模型库技术中的研究热点。本文针对飞行器动力学虚拟样机系统的特点，在对系统进行面向对象分析的基础上，论述了模型库系统中应用组件技术的必要性，引入COM组件技术对模型设计构建，增强模型重用性、通用性；设计的层次化模型库体系结构及相应的模型组织、管理方法及其在模型组件基础上的一种图形化建模方法，支持动力学虚拟样机技术的研究。     

基于虚拟样机技术的火炮反后坐装置设计评价研究

反后坐装置是火炮系统的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着整个火炮的性能.首先介绍了火炮反后坐装置设计评价的必要性,建立了反映反后坐装置工作状况的火炮虚拟样机.提出了表征反后坐装置工作性能的三个指标,基于虚拟样机仿真研究设计参数对反后坐装置性能指标的影响规律,从而将对反后坐装置设计的评价转化为对其性能的评估,实现了火炮反后坐装置设计评价的定量化,评价实例说明了利用虚拟样机评价反后坐装置设计的优越性.最后,展望了虚拟样机在武器装备工程研究领域应用的前景和下一步工作的重点.     

机枪系统虚拟样机建模及仿真分析

以某大口径机枪系统为物理样机模型，对联合CAD建模软件Pro／E和动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真时的模型传递方法进行了研究，并以此在仿真环境中建立了机枪系统的虚拟样机模型。然后对机枪的自动机动力学和供输弹机构的运动进行了仿真分析，将仿真结果与试验数据进行了比较，并对工作弹簧进行了参数化设计。这证实了将虚拟样机技术引入自动武器研制领域的可行性，并为进一步的仿真工作奠定了基础。     

火炮虚拟样机仿真研究

利用I-DEAS软件建立了某火炮的三维实体模型，通过接口程序将实体模型导入了ADAMS中，基于多体动力学理论建立了该火炮的虚拟样机，着眼于该火炮的射击稳定性，在两种稳定性较差的工况下进行了火炮发射过程的仿真，结果表明该火炮的发射稳定性是可以保证的，为该火炮的设计提供了一定的理论依据。     

基于虚拟样机技术的某型火炮射击精度分析和优化研究

首先建立了反映火炮射击特性的动力学模型和虚拟样机，介绍了灵敏度分析法和广义简约梯度法。定义了基于空间的归一化炮口初始扰动表征射击精度，通过引入相对灵敏度分析方法，基于虚拟样机研究了结构参数对火炮初始扰动影响的规律和显著程度，解决了具有不同量纲的结构参数影响比较难题。通过研究发现，后坐部分质量左右偏心、后坐部分质量上下偏心、高低机刚度、大架刚度和高低机阻尼是影响火炮初始扰动的重要结构参数。利用广义简约梯度法优化了上述对火炮初始扰动有重要影响的结构参数，优化结果表明该型火炮具有较大设计改进空间，说明了虚拟样机技术在武器装备设计和研制领域应用的可行性和优越性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备工程领域的应用前景及下一步工作的研究方向。     

基于虚拟样机的装备故障灵敏度分析及参数阈值获取

作为常规主战陆基武器的火炮，目前在战争中仍然起着不可替代的作用。首先分析了火炮后坐动力学过程和典型故障因素，概括了表征火炮工作性能的三个指标和工作准则。基于ADAMS建立了用于仿真火炮故障的虚拟样机模型，仿真结果与试验数据对比说明了虚拟样机建立的准确性。利用相对灵敏度分析获得各典型故障因素对火炮工作性能指标的影响程度，解决了具有不同量纲的故障因素影响性能指标的比较难题。根据火炮极限射击条件，利用虚拟样机仿真获得了典型故障参数的变化阈值，为火炮预防性维修和精确化保障奠定了基础。最后，展望了下一步工作重点和虚拟样机技术在武器装备仿真领域的应用前景。     

基于虚拟样机的火炮反后坐装置性能仿真和定量化评估研究

首先分析了反后坐装置对火炮系统的重要性,阐述了对火炮反后坐装置性能定量化评估的必要性和意义。分析了影响火炮反后坐装置性能的主要因素,提出了表征反后坐装置工作性能的三个指标和基本工作准则,从而将反后坐装置性能的评估分解为对三个子性能的评估。基于虚拟样机仿真研究了反后坐装置故障因素参数对三个指标的影响规律,提出了火炮工作状态参数的概念。通过定义评估函数建立了反后坐装置性能综合评估模型,实现了火炮反后坐装置性能评估的定量化,仿真实例说明了虚拟样机技术的优越性和对火炮反后坐装置工作性能评估的可行性。最后,展望了虚拟样机在装备工程领域研究应用的前景。     

基于模型包装器的虚拟样机仿真系统设计

针对基于HLA搭建虚拟样机仿真系统面临的问题，提出了基于模型包装思想的虚拟样机仿真系统设计方案。在分析模型包装器功能的基础上，给出了基于模型包装器的虚拟样机仿真系统的逻辑结构，讨论了系统实现的几个关键技术，最后给出了原型系统SimKit的设计和实现。     

面向CAD组件模型的多体系统虚拟原型实现技术研究

针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,研究开发了面向CAD集成建模与多体动力学仿真的虚拟原型D3MECHS.对比国产三维CAXA-CAD和SolidWorks-CAD,研究了直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和多体系统空间拓扑结构的理论和方法,提出工程分析模型EAM和CAD-OpenGL虚拟原型可视化和动态仿真算法,提出并实现完整的面向对象机械虚拟原型仿真框架.通过多体手册算例检验,表明D3MECHS实现方案的可行性.     

基于随机响应面法的扭力轴疲劳寿命仿真预测

建立了自行火炮虚拟样机,通过试验校验分析了样机的可信性。采用表面最大拉应力作为扭力轴的破坏应力,预测扭力轴低周疲劳寿命,提出采用随机响应面法对扭力轴低周疲劳寿命表达式进行拟合。将寿命表达式中的随机参数进行标准化,表示为标准随机变量,利用Hermite多项展开式拟合系统的随机响应,通过求解随机多项式的待定系数,建立了扭力轴疲劳寿命的显式函数,并得到低周疲劳寿命的概率分布。该方法弥补了传统响应面法不能保证收敛性的缺陷。算例表明,融合虚拟样机和随机响应面法预测扭力轴低周疲劳寿命是可行的。     

基于虚拟维修仿真的维修性分析系统设计与实现

提出了基于虚拟维修仿真的堆修性分析系统的结构框架，并进行了系统的设计，系统主要由虚拟维修样机模块、维修仿真模块，维修性分析与评价模块以及系统管理模块等4个功能模块组成。在Jack软件平台下进行了系统开发。以某装备部件拆卸为例，对系统进行实例验证，达到设定目标。