復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模方法研究.pdf

1、復(fù)雜產(chǎn)品是系統(tǒng)組成復(fù)雜、研發(fā)過(guò)程復(fù)雜、管理復(fù)雜的一類產(chǎn)品，如航空航天器、汽車等，是國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵裝備。復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)是集成產(chǎn)品全生命周期不同學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)并替代物理樣機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真模型。構(gòu)建具有良好平臺(tái)獨(dú)立性和規(guī)約性的復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)可以更好、更快地產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。已有建模方法主要針對(duì)模型規(guī)范化定義，模型之間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及語(yǔ)義關(guān)系松散，難以實(shí)現(xiàn)更高抽象層次的語(yǔ)義表達(dá)，不能直接提取學(xué)科模型并進(jìn)行工程應(yīng)用。為此，本文從統(tǒng)一建

2、模需求和建模過(guò)程出發(fā)，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模方法進(jìn)行了探索研究，以期為汽車自動(dòng)變速器虛擬樣機(jī)為典型代表的復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)的統(tǒng)一建模提供有效的、可行的解決方案。研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　1.研究并定義了復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)工程體系概念模型，并對(duì)模型各維度及其相互關(guān)系綜合分析，提出了復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模方法體系結(jié)構(gòu)。對(duì)統(tǒng)一建模方法基本概念、技術(shù)框架、主模型、學(xué)科模型進(jìn)行了多角度研究。在此基礎(chǔ)上，分析了主模型定義、構(gòu)成及形式化表示，

3、并從學(xué)科模型的構(gòu)成、構(gòu)建過(guò)程、提取方法及其CAD/CAE信息聯(lián)動(dòng)等方面分析、驗(yàn)證統(tǒng)一建模方法，從而建立了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)生命周期多階段多學(xué)科多領(lǐng)域多層次的統(tǒng)一模型表達(dá)、構(gòu)建方法以及過(guò)程表示等基礎(chǔ)理論。
　　2.針對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一模型構(gòu)建，本文首先分析統(tǒng)一建模的意義和建模過(guò)程，提出了基于元模型建模思想的復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模方法。并從元模型方法、元模型建模層次、面向?qū)ο蠓椒?、STEP標(biāo)準(zhǔn)以及基于元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型構(gòu)成五個(gè)方

4、面深入研究。在此基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)元模型表達(dá)的統(tǒng)一模型進(jìn)行分析和形式化表示，從而為主模型的構(gòu)建和表示提供了方法實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。
　　3.為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)元模型有效表達(dá)主模型，本文研究分析了主模型定義及構(gòu)成，提出了以過(guò)程、產(chǎn)品、資源以及知識(shí)的元數(shù)據(jù)表達(dá)的主模型，從而對(duì)主模型進(jìn)行了描述。
　　4.構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)生命周期各階段學(xué)科模型是驗(yàn)證并應(yīng)用主模型的關(guān)鍵。對(duì)學(xué)科模型的構(gòu)建過(guò)程、映射方法研究分析，提出了利用

5、元模型的組元“方法”由主模型提取學(xué)科元模型，并實(shí)例化為學(xué)科模型。在此基礎(chǔ)上，研究分析了MBD方法、參數(shù)化建模與特征建模相結(jié)合的混合建模技術(shù)、網(wǎng)格自動(dòng)劃分技術(shù)及劃分算法，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)科模型的CAD/CAE一體化建模，為工程分析奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　5.為實(shí)現(xiàn)以汽車自動(dòng)變速器虛擬樣機(jī)為例的復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模，搭建自動(dòng)變速器虛擬樣機(jī)統(tǒng)一建模設(shè)計(jì)系統(tǒng)，研究分析自動(dòng)變速器工作過(guò)程、建模過(guò)程，并構(gòu)建自動(dòng)變速器虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)元模型表達(dá)的主模型