数字化设计技术导论【课件】.pptx

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1、第二讲数字化设计技术导论主讲人陈立平1《学科（专业）概论》制造业竞争力的关键在于创新，设计是创新的灵魂，先进的设计理论、方法和手段是发展我国先进制造技术的关键。我国制造业的处于弱势地位（1）产品设计以逆向设计为主，创新设计能力弱于制造能力。（2）整机设计能力弱于零部件设计能力。（3）复杂机电产品设计能力弱于单纯机械产品设计能力。（4）缺乏系统的先进设计理论、方法和相关技术支撑，多“形似”、少“神似”。（5）产品开发以传统常规设计方法为主，缺乏鲁棒性设计、优化设计手段。（6）缺乏数据、经验、知识的积累和重用，需要相应的技术支撑

2、平台。220世纪50年代以来，计算机技术的迅速发展，为工程设计、分析和优化技术带来了全面的变革。20世纪90年代以前以C3P（CAD/CAE/CAM/PDM)为代表的计算机辅助设计工具CAX软件在工业界得到广泛普及，产生了巨大的经济效益和社会效益，“数字化”作为显著的时代技术特征初露端倪。20世纪90年代中期以来，计算机辅助设计更多地强调了基于多体系统(multibodysystem)的复杂机械产品系统动态设计、基于多学科协同(multi-disciplinescolaberative)集成框架的优化设计、基于本构融合的多领

3、域物理建模(multi-domainphysicalmodeling)及可重用机、电、液、控数字化功能样机的分析、研究与开发，并逐步形成新一代技术和平台工具。在设计管理方面，形成产品全生命周期管理(PLM)技术。321世纪计算机辅助产品开发技术发展的主线是多学科、多领域的融合与渗透是，M3P已成为当前技术研究、开发和应用的时代特征。日趋复杂的现代机电产品广泛涉及航空航天、机电制造、能源和交通等重要行业，通常是集机械、电子、液压、控制等多领域物理子系统于一体的复杂大系统，多领域物理藕合和连续一离散混合的特性是其本构描述的基本特

4、征。因此，复杂机电产品的创新从理论、方法和技术工具三个层面对设计。42.1数字化设计技术解构数字化设计简述“数字化”是信息时代社会化的技术特征，信息时代的现代设计即数字化设计。（1）综合性它是面向需求、综合应用基础学科发展成果的工程技术方法学——“万金油”专业（2）多样性不同行业、不同领域产品需求、功能的差异性。（3）协同学现代复杂产品开发往往是通过团队协作完成的，协同性成为当今数字化设计研究的重要课题（4）集成性机电产品是由多领域（如机、电、液、控、热等领域）物理功能部件的组合而成的，即模型集成。建模：几何（结构）建模——

5、二维绘图功能建模——三维实体造型——计算机辅助设计52.1数字化设计技术解构数字化设计简述功能建模——建立能表达对象功能、性能的模型，如位移、速度、加速度，力、应力、应变，流量、压力，电流、电压等特性参数实质是将对象的物理特性映射为数学问题：6一组数学方程，分析与仿真的内核即是方程的求解。大规模、稳健、快速的数学求解是数字化设计基础关键的共性技术。设计的最终目的是优化，建模、分析是优化设计的基础数字化设计发展：参数优化、尺寸优化、形状优化、拓扑优化。数字化设计技术是现代设计学的使能技术，是工程设计学、应用数学、软件技术和信息

6、科学等多学科交叉融合的产物。它必定要承载现代设计学的理念、方法，通过数学过程，以软件为存在形式，面向广泛应用，提升设计的自动化、集成化和智能化的能力和水平。2.1数字化设计技术解构IT技术的发展对数字化设计技术影响20世纪80年代末：引人以C语言为宿主语言的二次开发技术ADS，进一步提升了平台的开放性，工程领域专业人员采用ADS技术，开发了大量的专业应用，成为支持二维应用的通用平台。20世纪90年代初：采用面向对象技术重构了平台架构，以C++为宿主语言，推出面向对象运行时开发技术ObjectARX（objectAutoCAD

7、runtimeextension），成为具有良好开放性和集成性成为功能强大的通用软件平台。“资源可重用、系统可重构”是嵌入式时代IT技术的重要理念标签，展开了具有时代特征的新技术研究与应用：面向服务（业务、模型）的架构，SOA（servicesorientedarchitecture）、模型驱动的设计（MDD）、模型驱动的代码自动生成技术。在嵌人式时代，机电产品的系统复杂性进一步提高，表现为机、电、液、控等多领域的高度集成与融合。：72.1数字化设计技术解构人工智能与数字化设计过程式表达语言在相当长的时期内占据了计算机程序语

8、言的主导地位。被认为更接近智能技术，因而陈述式表达和过程式表达成为考量一个系统是否更灵巧的基本度量。人工智能研究的观点，设计问题本质上是一个约束满足问题（CSP,constraintsatisfactionproblem），即给定功能、结构、材料及制造等方面的约束描述，求设计对象的细节，引