《基於複合配置空間的分層機械系統多行為設計最佳化技術》是依託華中科技大學，由黃正東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於複合配置空間的分層機械系統多行為設計最佳化技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃正東
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
項目主要目標是提出支持部件智慧財產權保護的分層機械系統多行為設計最佳化理論與方法，為在參數化CAD環境下開發複雜系統的設計最佳化軟體建立理論基礎。課題將從三個方面展開研究工作：（1）對於底層子系統，通過研究其裝配模型接觸變遷關係建立表示其零部件位姿全體的複合配置空間，由此對底層子系統整體多行為進行參數化定義以及運動、分析和最佳化建模。（2）對於包含子系統的上層系統，研究利用下層子系統的運動、分析和最佳化模型嵌套表示上層系統相應模型的方法，通過模型分層封裝與組裝實現智慧財產權保護。（3）為了整體求解分層系統最佳化問題，先將嵌套多最佳化模型轉化為等價的並行分布多最佳化模型，後進行協調求解；為了保證計算效率，針對單個最佳化模型研究偏微分方程約束最佳化的分析尋優聯合求解方法。項目針對系統設計最佳化中的橫向與縱向複雜性以及計算效率問題，分別提出了較為系統的研究思路，有希望攻克複雜機械系統設計最佳化中關鍵性障礙。
結題摘要
機械系統設計中部件組成、幾何形狀、材料分布以及尺寸參數的確定是一件極其複雜的工作，單純依靠人的直覺和經驗是無法完成的；基於分析計算的最佳化技術是公認的解決這一問題的重要途徑。然而，現階段設計、分析與最佳化軟體系統的分離狀態使得實施集成設計最佳化技術極不方便。主要難點體現在：（1）如何基於CAD設計模型構建體現系統不同層次與行為的分析最佳化模型？（2）如何集成執行不同子系統與行為分析計算任務的軟體系統？（3）集成計算的效率以及模型產權保護等問題。 針對上述問題，本項目開展了相關研究工作。首先，基於裝配模型接觸變遷關係分析，研究了表示機械系統不同運動行為的複合配置空間方法。其次，研究了基於CAD模型的分析建模方法，包括等幾何分析方法和CAD-CAE集成方法。最後，項目研究了系統聯合分析最佳化求解技術，包括分析模組封裝技術、網路計算服務和提高計算效率方法。本項目在執行上述研究任務的過程中取得的下列主要研究成果。（1）具有可變運動副機械系統複合配置空間的分片連線表示方法；（2）機械系統接觸狀態變遷關係生成方法；（3）具有組合曲面部件的等幾何分析方法；（4）組合實體CSG幾何模型的等幾何分析方法；（5）等幾何分析中層次細分局部求解方法；（6）面向複合材料層合板結構件分析最佳化的CAD-CAE集成方法；(7) 發動機活塞-缸套系統的集成分析最佳化方法；（8）基於模型的網路設計計算服務軟體設計技術。在上述研究成果基礎上，課題組開發了相關軟體原型系統，部分技術在發動機和某航天結構件的分析最佳化中進行了初步套用。 本項目取得的成果為在CAD環境下開發機械系統設計最佳化軟體提供了一定的理論和方法基礎，主要體現在：複合配置空間為行為分析提供綜合建模框架；相關等幾何分析方法支持在精確CAD模型上直接構建CAE模型；異地設計計算服務技術為不同分析與最佳化模組集成提供連線方法、同時具有智慧財產權保護作用。
