将本体与本体映射引入产品概念设计方案生成领域,提出了一种基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法,有助于解决传统概念设计方案生成算法中由于知识描述不一致而导致的产品设计知识重用困难,以及设计方案生成准确性低的问题.该方法使用本体知识表示方法建立产品设计知识库;使用本体映射算法自动地搜索产品设计知识库中符合设计需求的产品概念设计方案.通过起重机起升机构驱动装置设计实例,验证了基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法的正确性和有效性.

提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征,将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计;将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元,并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达;建立单动作子系统方案设计模型,将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。

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.

在基于功能-行为-结构(Function-Behavior-Structure,FBS)模型开展产品设计映射的过程中会产生大量无效的原理和结构,这些无效冗余结构会急剧增加设计方案组合阶段的复杂度。为提高FBS模型辅助创新设计的效率,提出了一种基于核心功能约束的概念设计方法。通过将产品设计过程划分为核心功能设计和辅助功能设计两个阶段,以产品核心功能的设计结果作为辅助功能设计过程的约束条件,在核心功能实现的要求下约束各辅助功能实现的结构方案数,从而缩小基于形态分布矩阵的设计组合方案的复杂度。通过洗碗机的概念设计过程验证了该方法的可行性和有效性。

为评估多电系统带来的收益,研究了常规系统客机二次能源系统功率需求估算方法以及采用多电系统带来的影响。以某宽体客机总体设计方案为例,估算了两种系统的功率需求,将飞机二次能源系统集成到客机综合分析平台中,对比分析了两种系统飞机的燃油经济性。结果表明采用多电系统飞机的轮挡油耗比常规系统飞机降低了1.15%。

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.

提出了组合框架式液压机立柱的概念设计方法建立了立柱的力学模型以及立柱的概念设计模型依据概念设计模型得到了立柱的原型结构尺寸。采用概念设计方法对THP10-10000型100MN等温锻造液压机主机立柱进行了设计。该设计方法可为机械系统结构设计提供参考。