信息建模技术在机械领域的发展状况及其应用

信息建模技术在机械领域的发展现状及其应用摘要：文章剖析了建模技术在多学科综合优化设计（MDO）中的重要地位，归纳了建模技术与多学科综合优化设计的相互关系，综述了机械产品多学科综合优化设计建模技术的研究现状与发展趋势，并以网络协同和UG NX实现的框架平台为例，介绍了目前建模技术取得成就。

关键字：多学科综合优化设计；MDO;建模技术

引言

建模技术是多学科综合优化设计的重要研究内容，伴随着多学科综合优化设计的发展而发展。MDO建模技术不是传统优化设计建模技术的单向延伸，而是针对传统产品设计建模面临的问题与不足的创新研究。随着研究工作的进一步深入，MDO产品建模理论、建模方法、建模工具的研究取得一定的成果，一些集成式的建模工具模块相继出现是现代机械产品MDO建模技术的应用领域不断的拓展。

多学科建模技术的研究现状与发展趋势

传统的优化技术需要工程设计人员将问题用数学的形式全面的描述，及确定设计变量、目标函数和约束函数，应此要求设计人员不到那要熟悉产品的设计，还要站我一定的优化理论和数值计算方法，对于大多数的机械产品设计人员来说，做到这一点是很困难的。这在一定的程度上影响了优化设计的应用。对于复杂的机械产品来说，数字模型建立的好坏对优化设计成功与否起到决定性的作用。多学科产品建模的总理原则可分为：支持产品的更新、支持产品的设计进程、支持产品模型转换的全过程。全性能优化建模不仅要实现产品全系统和全性能优化建模的描述，还要根据不同的要求转换为不同的优化任务数学模型，实现物理模型和数学模型的自动变换。

完美的设计已成为当今制造行业追求的关键问题，为了达到这一境界人们提出了多学科建模技术。多学科优化建模应综合考虑产品多方位的全系统机构和产品技术性、经济性和社会性等各方面性能的统一，以及全面考察从设计、制造、使用到回收整个产品的全生命周期过程。如果说传统的优化建模技术是将设计需求转化为优化算法所需的优化数学模型，纳闷MDO建模就是确定设计需求所包含的各方面信息的具体表达，是建立这种表达到转化之间的桥梁。因此，MDO需要有新的建模理论。建模方法及相应的建模工具。

下面从建模方法、建模工具和基于网络协同和UG NX的框架平台实现CAD软件与分布与分布式协同的技术优化三方面分析。

基于产品物理本质的元建模技术，认为各种应用模型难以沟通的原因在于不同的领域所涉及的知识域不同，而现有的模型缺乏这些知识域之间的联系，因此无法进行信息的重用与共享。他们把产品中那些反映物理本质的信息如质量、力等属性作为信息元，用符号来描述不同抽象程度、不同粒度、不同近似度以及不同对应关系上个信息元之间的物理依赖关系，是用由这些信息元及其依赖关系构成的元模型来建立起知识域之间的联系，最后通过定性推理从元模型中导出各应用导出的变化也能通过元模型，而各应用模型的变化也能通过元模型传播到其他的应用模型。多学科建模需要解决的任务就是多方位的，随着产品开发过程的推进，功能单元描述需要不断深化。如何由基础的功能单元衍生出各种应用所需要的新的功能模块，保证多学科建模各阶段模型一致性、可扩充性、可集成性以及可重用性是各种建模方法所需要解决的核心内容。

不同的企业根据不同需求开发出不同的多学科综合优化支持平台系统，该系统有不同的模块和数据库组成。建模工具模块作为该系统的重要组成模块在该系统中起着举足轻重的重要作用，各企业、单位、院校纷纷研究开发各自的建模工具。随着计算机网络技术的迅速发展，新型的建模工具逐渐展现出了其潜在的优势。

高水平建模工具开发平台是实施多学科建模技术的基础，它需要把计算机、网络、操作系统、分布式数据库和一些专用方法、工具集成起来，构建一个适应并行工作方式的计算机环境，把不同地点，使用不同学科的多学科小组成员集成起来构建一个分布式协同建模平台，各个学科小组通过共享产品模块进行信息交互和协同设计。这种产品建模方式基于网络、支持异地并行、协同以及面向产品全生命周期的设计模式。这样各个研究机构可以利用自己的学科或者产品领域优势，按照标准创建自己的设计问题模型，并在网络上发布相应的设计模块。在面对一个复杂问题是，不需要关注自己不了解的学科领域，只需要关注自己创建的本地设计模块，然后将它们与自己创建的本地模块链接起来，就可以形成一个集成设计系统。这不仅可以大大缩减产品的开发时间，降低成本，同时可以式设计人员只关注自己的设计领域，从而更好地进行产品的创新设计。基于网络协同和UG NX实现的框架平台是一种高水平的建模平台，他是并行、协同以及分布式的模式与CAD软件集成的具体体现。

结束语

随着人们对产品性能要求的不断提高以及机械系统负责程度的提高，MDO建模技术微机械产品结构优化设计开辟了行的研究领域，这必将大大提高机械产品优化设计的水平，是产品优化的结果更为合理和符合实际。随着建模理论的不断完善、建模方法的不断改进、建模工具的不断开发以及大规模知识网络的支持，其在现代机械工程、航空航天、船舶制造等

领域的应用一定会得到更为深入的研究与拓展。

参考文献

【1】杜轩陈柏鸿彭立焱钟毅芳机械产品的全性能优化建模及求解【J】机械设计与之在工程，2007（04）

【2】陈柏鸿钟毅芳王周宏多学科综合优化设计原理与方法【M】华中科技大学出版社。2006