针对复杂机械产品概念设计中数据量大造成的知识获取问题,为充分挖掘知识资源的潜在价值。在论述零件产品知识模型和关联规则原理的基础上,提出一种基于关联规则的知识粒度化推送方法。首先将零件知识依据知识粒度层次理论进行描述,并引入知识需求概念,构建关联知识主动推送框架;然后依据关联规则FP-tree算法完成关联知识相似度匹配,有效的加速了知识检索和推送的速度;最终以机械产品实际生产为例验证所提方法在知识推送应用中的可行性。

在白车身概念设计阶段,通过车身拓扑优化技术考虑车身的载荷传递路径,用于指导车身上下车体结构设计及布置,再结合隐式参数化建模技术,建立全参数化白车身模型,在保证车身性能的前提下,采用多学科优化方法寻找下车体横纵梁截面尺寸、位置及厚度等,并对初始设计车身进行可行性减重,采用响应面模型对车身弯扭刚度进行优化,然后采用序列二次规划算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集,研究结果表明在确保车身弯扭刚度等性能满足要求的前提下,实现车身下车体减重4 kg,表明在概念设计阶段,结合拓扑优化与参数化优化对白车身下车体结构进行布置优化及减重具有可行性。

为了构建能够满足复杂外形制导炮弹气动外形优化设计的方法,给出了基于解析函数和UG NX软件二次开发系统的制导炮弹参数化建模基本原理和具体实施方法,并使用遗传算法为优化算法,结合高精度面元法的气动特性预估程序,完成概念设计阶段的制导炮弹气动外形优化的快速优化设计。以翼-身-尾布局形式的制导炮弹气动外形优化设计为算例,对该优化方法进行了考核验证。算例验证结果表明:气动外形优化方法在使用较少的参数条件下,能够构建具有复杂形状的弹身和翼型的制导炮弹气动布局,并能在构建几何外形的同时快速生成不同拓扑结构外形的面元网格,结合遗传算法能够在制导炮弹概念设计阶段快速得到较优的外形布局,具有很好的工程应用前景。

针对民机气动弹性问题,进行概念设计阶段的气动弹性优化设计,尽量避免因气动弹性导致后续的设计更改甚至重新设计.以某大展弦比机翼为例,参照同类飞机初步确定结构刚度分布,并以结构重量最小化为优化目标,以颤振速度、最大变形、最大应力、发散速度的限制为约束条件,利用优化迭代方法进行气动弹性求解.结果表明,在给定的约束条件下,机翼的颤振速度满足气动弹性稳定性要求,且强度、刚度和静发散特性也都满足设计要求;同时,根据优化求解结果得到了机翼的刚度分布指标.研究结果为民机概念设计阶段的结构布局提供了依据.

工程设计问题常采用功能分解，功能分解的核心是采用了功率键合图，通过分析工程系统功能关系确立待设计系统物理参数；根据系统中能量传递建立系统转换模型，并将该模型转化为功能参数转换矩阵，通过附加约束推理出功能方法树；建立系统匹配元件库，给出评估因素，确定匹配关系，并结合专用塑料盒封切机传动系统设计讨论软件自动生成功能方法树 ，产生多个设计方案及方案评估的关键技术。

结合工程分析方法与快速数值计算方法,开发了一种面向飞行器概念设计阶段的直角全速域气动仿真工具。工具直接利用几何外形输出的文件格式,高度自动化生成流场计算需要网格。在流场计算方面:1)对于亚声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解全速势方程;2)对于跨/超声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解欧拉方程;3)对于高超声速,采用机翼牛顿撞击理论的工程面元法。上述3种方法均加入粘性修正。应用上述气动工具考察了一个通用高速飞行器在宽速域下的气动性能,并且将计算数据与高精度数值模拟方法的数据进行对比。相关对比结果表明,气动工具自动化程度高、求解精度良好,可作为高超飞行器设计阶段总体布局选型、气动外形优化的工具。

研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化．首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍，然后推导了其运动学正逆解的解析解．基于螺旋理论，对该机构进行了广义雅可比分析，通过对4种非冗余驱动情形的力/运动传递性能分析，提出了一种用于评价该并联机构运动学性能的局部传递率指标．最后，借助于遗传算法，通过最大化局部传递率指标的全域平均值对该机构的设计变量进行了优化．运动学优化的结果表明，本文所提出的并联机构在其工作空间内具有较好的力/运动传递性能．

产品的概念设计对其最终设计结果具有重要的影响。提出了支持产品概念设计的知识网络模型，通过该模型将显性知识进行组织，以支持产品需求转换为产品功能，进而转换为产品结构的概念设计过程，并根据模型对产品参数间的隐性联系进行挖掘，使其转换为显性知识以支持重用。通过对某工业汽轮机转子通流部分设计过程的知识网络应用过程给出实例论证。

给出液压元件功能知识表达数学模型.将液压控制元件的自身结构与使用方式相结合定义能量特征状态基本变换单元为系统方案设计的最小功能选择单元.构建了基本变换单元输入输出间的定量关系方程通过对该方程的定性特征化处理抽象出特征状态变换方程并将特征状态变换方程的系数矩阵作为基本变换单元功能知识的定性数学表达.归结了常用基本变换单元形成了基本变换单元功能知识表达库和相应的特征状态变换矩阵.构建了单动作液压子系统综合模型并给出相应的矩阵分解算法与特征运算规则最后结合具体实例阐述了基本变换单元功能知识表达模型在系统方案设计中应用的有效性.

由于激烈的市场竞争需要更精确和更快速的液压支架概念设计。依据基于原型设计的方法建立了液压支架概念设计的三维数学模型，开发了液压支架计算机辅助概念设计系统；介绍了系统的总体结构、各主要模块的功能和它们之间的关系。阐述了数学模型和功能模块建立的原理和开发技术。系统提高了设计质量，加快了设计速度，扩大了用户的市场占有率。