为了解决增材制造过程中因为倾角小于临界值,造成倾斜结构无法直接打印的问题,提出一种适应增材制造构件倾角约束的拓扑优化方法,该方法建立了一种新的单元密度更新迭代规则,规定每个单元的可打印密度与相应支撑区域内单元的可打印密度之间的关系。将该迭代规则应用于拓扑优化方法中,优化得到的结果能直接进行增材制造,无需其他处理。以MBB梁和悬臂梁为例,定义不同的基底方向,拓扑出相应的构型,并对构型进行模型重构,测量典型的倾角大小。结果表明所提出的方法能够约束构型的倾角,实现在不添加附加支撑的情况下进行打印。

串行迭代模型中信息不确定性导致任务的迭代返工,增加了任务的总执行时间。针对这一问题,通过对上、下游串行任务执行过程的分析,得出造成信息不确定性的主要原因,确定信息不确定度函数,构建考虑信息不确定性的串行迭代时间模型。进而通过对该模型的分析得到任务间的依赖关系指数和上、下游设计人员间的交流次数对迭代返工时间的影响规律,从而为缩短产品开发过程中任务的迭代返工时间和总执行时间提供了理论参考。以某机械产品的开发项目为例,验证了模型的有效性。

针对大容量耦合设计任务采用串行执行方式会导致设计项目开发周期冗长、规划方案数量庞大这一问题,通过对聚类分析对象的特点与耦合设计任务的特点进行分析比较,阐述了聚类分析用于缩短耦合任务执行周期和减少其规划方案数量的可行性,进而提出了一种基于聚类分析的大容量耦合设计任务规划的新方法,以获得耦合设计任务的最佳执行顺序及最短执行时间。以某机械手的研发过程为例,验证了该方法的有效性。

龙门架在矿用扒渣机转载机构中起着承载和转向的作用,为了减轻转载机构的自重并提高龙门架在复杂工作环境下的稳定性,基于结构拓扑优化理论,以龙门架结构刚度最大为目标,对转载机构龙门架进行复杂工作环境下的结构优化设计,得到了龙门架的初步优化结构构型,根据该构型对龙门架进行模型重构,并进行力学分析,与原模型力学分析结果对比,结果表明优化模型较原模型具有更好的刚度,且重量大大降低,证明了文中优化设计的有效性。

针对耦合设计任务执行工期的不确定性,应用模糊理论,并结合并行耦合迭代模型,建立并行耦合设计任务模糊工期模型。采用相离度和质心相结合的排序方法求解该模型,得到每次迭代返工的关键任务,通过对关键任务投入更多资源来实现设计任务工期的优化。以某飞行器的开发过程为例,验证了该方法的有效性。

针对传统失效模式与影响分析（FMEA）方法难以在多重失效、多功能产品分析中高效应用,提出一种基于公理设计与FMEA结合的可靠性设计方法.通过利用独立公理对系统或产品进行完整地设计参数分解,消除设计参数之间的影响,从而对子系统或元件进行完整准确的FMEA分析.分析了风险优先数（RPN）在失效风险评估中的不足,结合信息公理的信息评价模型,提出一种基于信息公理与传统RPN集结合的可靠性评估法,通过实例验证,该方法能够更科学地对风险因素进行排序,从而指导设计师进行更准确的可靠性优化设计.