基於動態特徵的複雜空間管路設計方法

《基於動態特徵的複雜空間管路設計方法》是依託天津大學，由牛文鐵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於動態特徵的複雜空間管路設計方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：牛文鐵
• 依託單位：天津大學

項目摘要

複雜空間管路系統是船舶、航空航天、核電、化工等領域複雜機電裝備研發過程的重要組成部分，實現其智慧型化集成設計具有重要的理論意義與工程套用價值。傳統特徵技術由於採用預定義參數化模板，缺乏支持多拓撲構型設計對象的特徵語義描述機制及有效性驗證方法，特徵自身拓撲構型不可改變，因此難以套用於此類問題的設計。本項目面向國家發展高端機電裝備及複雜空間管路智慧型化集成設計的需求，研究支持多分支管路設計的動態特徵建模理論及方法，包括特徵幾何/拓撲/參數一體化語義建模方法、實時語義驗證方法及特徵拓撲構型自適應智慧型可變方法；面向船舶領域管路系統設計，研究支持設備布局、路徑規劃及特徵建模的管路集成設計方法，掌握設計流程；搭建支撐理論研究與實例驗證的空間管路設計、仿真分析平台。形成以管路動態特徵為紐帶的方案設計與詳細設計集成設計理論與方法體系，為複雜空間管路設計的技術發展提供新思路和理論依據。

結題摘要

面向國家發展高端機電裝備及複雜空間管路智慧型化集成設計的需求，本項目系統研究支持多分支管路設計的動態特徵建模理論及方法，內容涉及設備/元件布局設計、空間管路路徑規劃、干涉檢查、特徵建模以及智慧型設計系統開發。圍繞複雜空間管路智慧型化集成設計，以船舶管路系統及液壓集成塊設計為研究對象，提出了基於動態特徵的多分支管路建模與設計方法，形成了特徵幾何/拓撲/參數一體化語義建模、實時語義驗證及特徵拓撲構型自適應智慧型可變方法的方法體系；面向船舶管路系統設計需求，基於柵格法及3D網路圖，全面系統地開展了管路路徑最佳化方法研究，構建了基於遺傳算法、NSGA-II以及協同進化算法的船舶管路路徑規劃與最佳化的算法庫，形成了“設備模型簡化-設計空間建模-路徑最佳化”整套技術流程；針對液壓集成塊設計需求，提出了基於核心元件法的設備/元件布局設計方法，基於工程經驗知識、設計規範與標準，形成了元件布局設計知識及油路拓撲結構知識庫，以此為基礎，形成了“元件布局-油路模式匹配-路徑規劃-特徵建模”的集成塊智慧型設計方法體系；在上述工作基礎上，搭建了複雜空間管路設計、仿真分析平台，含模型庫/知識庫/算法庫、動態特徵建模與設計模組，完成液壓集成塊元件布局及智慧型設計軟體系統。本項目執行年限內，在mathematical problem in engineering、Frontiers of Mechanical Engineering、Computer aided drafting, design and manufacturing、工程設計學報等國內外期刊及會議上發表學術論文8篇，其中SCI收錄源期刊論文1篇，EI收錄源期刊4篇，被EI收錄1篇次；申請國家發明專利5項，已授權1項；申請軟體著作權2項；培養碩士研究生3名。