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84800字硕士毕业论文机械设计论文:多学科仿真模型集成与行为同步方法及其在盾构设备中的应用

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:84800字
论点:仿真,模型,多学科
论文概述:

本文主要研究了基于层信息关联的复杂装备多学科仿真模型集成、基于紧支径向基函数的非匹配网格载荷传递、非匹配网格参数传递和仿真行为的驱动与同步等问题,并在此基础上开发了复杂装

论文正文:

1导言

本章[摘要]本章主要介绍了课题的研究背景和意义,总结了国内外的研究现状,并给出了本文的研究内容和组织结构。

1.1导言

现代设备大多是一个复杂的多学科灾害合作系统。其设计和制造涉及机械、电子、液压、土木工程、控制等多个领域。其操作环境也非常复杂多变。设备受到应力场、温度场、电磁场、渗流场等多种灾害的影响。典型的复杂设备,如本文研究的盾构设备,由七大系统组成,包括刀盘和刀具系统、螺旋输送机和密封舱系统、盾构壳系统、推进系统、管片装配系统、导向纠偏系统、后支撑系统等。其规模巨大,长度可达400米,断面直径可达18米,工作条件复杂多变,地下环境十分恶劣。

多学科灾害合作的特点决定了复杂设备的设计和开发需要较长的时间和巨大的成本。虚拟样机技术的使用可以减少物理样机的生产数量,大大缩短开发周期,降低开发成本。由于设备的复杂性,单个学科的仿真验证不能准确反映系统的真实机制。在设计中,通常需要对其多学科仿真进行集成,以获得对其性能的综合评估。例如,对于刀盘开口率,其性能评价涉及驱动能耗、驱动效率和支撑力的要求,在优化设计时必须同时综合考虑这三个因素。

为了实现多学科仿真的集成,需要解决的关键问题是多学科仿真模型的统一(包括模型数据的集成以及载荷和边界条件的传递)和仿真行为的同步。因此,研究复杂设备的多学科仿真模型和行为同步方法,开发多学科集成平台,对设备的多学科综合性能进行仿真验证,可以提高产品设计效率,降低开发成本,对复杂设备的设计和制造具有重要意义。

1.2研究现状

1.2.1多学科模型表达和参数映射方法

复杂设备的模拟涉及多个学科和子系统。不同学科和系统的分析和模拟之间有着错综复杂的关系。多学科模型的构建、载荷和边界条件的设置非常复杂。

在当前的计算机辅助设计软件中,模型存储的形式一般是基于结构特征的模型树,主要是表达模型的形状边界和装配约束信息,而没有考虑模型结构将如何影响计算机辅助设计。但是,CA(在软件中,存储的与当前学科的仿真模型相关的信息,例如,在运动学/动力学分析软件中,模型信息是根据运动约束树、载荷和边界条件树存储的,并且运动约束和装配约束在计算机辅助设计中不能很好地关联和转换(在传统的ADAMS分析中,需要手动添加运动约束)。在有限元分析中,模型信息主要存储有限元网格、载荷和构件边界条件,而在计算机辅助设计中网格和模型形状边界有很大不同。在仿真可视化的应用中,为了提高实时渲染,模型主要根据空之间的位置进行存储。模型信息包括网格和属性,这里的网格与ca(网格)非常不同。这些模型描述仅用于单个应用,不能完全描述适合多学科仿真集成和可视化的模型信息。

学者[1-31研究了多学科仿真模型的表达和管理。特别是刘圣学[”,提出了一种改进的面向对象模型表示方法。在该方法中,模型可以表示为四元组形式:{m _ id,m _ attribute,m _ operation,m-Constraint },并给出了一种扩展的复合模型表示方法。

迪颜强、李伯虎、柴旭东、王鹏等[41]建立了多学科虚拟样机开发协同建模仿真平台的系统架构和技术架构,提出了平台解决多学科虚拟样机协同建模仿真问题的四项关键技术,包括:①面向模型的多学科协同仿真技术;(2)基于系统工程理论和组件技术的建模技术;(3)网格技术和微软自动化技术;(4)利用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术,给出了一个符合并行工程思想的基于平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的应用实例以及在航天、船舶和卫星领域的初步实践,表明该平台能够有效支持虚拟样机工程。

王承恩、马徐明、黄张钧等。”,针对复杂产品开发的需求,利用集合概念建立了多学科灾害关系的概念模型。然后,使用面向对象的方法识别和表达未覆盖的多学科设计模型(系统)的参数,使用文档分析方法自动关联多学科模型求解器(设计系统)之间的输入和输出参数。该参数映射方法在参数层面控制多学科设计数据的生成、获取、转换、存储和计算过程,实现多学科异构数据源的互操作性,支持多学科模型求解器的集成,支持多学科计算过程的协同调度。应用于航空空设备的开发,显著提高了设计效率和设计质量。

参考
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感谢4-5
摘要5-7
摘要7-8
目录9-12
1简介12-20
1.1简介12-13
1.2研究现状13-18
1.2.1多学科模型表达和参数映射方法13-14 [/BR/] 1.2.2异构CAE软件接口技术14-15 [/BR/] 2基于层次信息协会的复杂设备多学科仿真模型集成20-46
2.1简介20
2.2构建复杂设备仿真模型的主要难点20-21
2.3多学科仿真模型的层次信息描述21-34
2.3.1层次模型和层次分类21-23
2.3.2层次信息描述23-32 [/BR/] 2.3.3层次信息协会32-34 组件约束层和运动约束层结构38-40
2.4.3规程分析层结构40-42
2.5屏蔽多规程模拟模型集成示例42-44
2.6本章总结了44-46
3基于紧凑径向基函数的不匹配电网负荷转移46-68[/Br/]3.1引言46
3.2耦合分析步骤46-47
3.3负荷 3.4.1径向基函数51-52[/比尔/] 3.4.2基于拓扑的紧凑径向基函数改进52-55[/比尔/] 3.5分析示例55-67[/比尔/] 3.5.1分析步骤55[/比尔/] 3.5.2土壤网格分析结果的提取55-59[/比尔/] 3.5.3基函数59-61[/比尔/] 3.5.4刀盘网格载荷61[/比尔的应用 4.2复杂设备的多学科模拟行为68-70
4.2.1复杂设备的多学科模拟内容68-69
4.2.2模拟行为的分类69-70
4.3模拟行为的定义70-77
4.3.1模拟行为的描述70-72
4.3.2模拟行为的定义过程72-77
4.4基于参数的模拟行为驱动77 4.5盾构与土壤相互作用模拟集成实例81-82
4.6本章总结82-84
5多学科模拟集成平台子模块的开发及其在盾构84-98
5.1中的应用简介84
5.2平台总体简介84-86
5.3模拟模型集成模块86-90
5.3.1 CAD数据转换86-87
5.3 5.4.1行为定义和管理90-92
5.4.2模拟操作和可视化92-93
5.5模拟集成示例93-97
5.5.1盾构装配过程和掘进运动模拟93-94
5.5.2盾构刀盘系统模拟集成94-97
5.6摘要97-98
6摘要和展望98-100