CN101814105A

CN101814105A - 一种机械产品设计与分析的方法

Info

Publication number: CN101814105A
Application number: CN201010146695A
Authority: CN
Inventors: 赵永翔; 杨冰; 林峰
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2010-08-25

Abstract

一种机械产品设计与分析的方法，其步骤依次是：A、建立产品参数化方案、载荷工况、材料及性能、评价标准共四个数据；B、建立方法模块将产品的分析及优化设计的方法存储在方法模块中；C、建立产品数据组合-方法的对应关系；D、产品的设计或分析在步骤A中的四种数据库中分别选择出拟设计或分析的产品数据组合；再根据该数据组合从步骤C中的产品数据组合-方法对应关系表中找出对应的产品分析或优化设计方法；并根据找出的方法进行产品的分析或优化设计，得到分析或设计结果。该种方法通用性强，适用于多种产品的设计与分析，并且扩充性好，可方便地更新与发展产品的种类及相关条件与参数。

Description

一种机械产品设计与分析的方法

技术领域

本发明涉及一种用于机械产品设计与分析的方法。

背景技术

计算机辅助设计与分析是现代机械产品快速设计开发与分析评价的有效方法。常规智能化的机械产品设计分析软件技术，一般通过软件平台和设计分析与优化设计分析“方法器”，调用产品参数化方案和固化在软件中或使用时输入的载荷工况条件、材料与结构性能参数、评价标准参数来完成产品的设计分析，具有如下局限性：

(1)当产品有新方案时，必须重新开发软件，把新的方案植入软件之中。这项工作用户难以胜任，只有专业人员才能完成。容易因为原程序资料说明不够清晰，或其它原因，使软件将无法扩充。

(2)当存在多种载荷条件、多种材料与结构性能参数和多种评价标准参数时，采用使用时输入方式进行是一项繁琐并容易出错的工作。如果要把新信息植入程序中，同样：这项工作用户难以胜任，只有专业人员才能完成。容易因为原程序资料说明不够清晰，或其它原因，使软件将无法扩充。

(3)无产品历史上成功/失败案例和失效信息为软件使用者适时提供帮助，不能发挥软件使用者的能动性和帮助使用者时势做出合理选择。

因此，现有机械产品设计分析软件技术的知识性与生命力不强，开放性差，可持续发展性差，扩展成本较高，没有自我完善与日积月累功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械产品设计与分析的方法，该种方法通用性强，适用于多种产品的设计与分析，并且扩充性好，可方便地更新与发展产品的种类及相关条件与参数。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种机械产品设计与分析的方法，其步骤依次是：

A、建立数据库将多种产品的设计原型与分析原型的参数化方案存储在产品参数化方案数据库中；将多种载荷工况要求存储在载荷工况数据库中；将多种材料及其性能指标存储在材料及性能数据库中；将一种或多种评价准则存储在评价标准数据库中；

B、建立方法模块将产品的分析及优化设计的方法存储在方法模块中；

C、建立产品数据组合-方法的对应关系将步骤A的四种数据库中的产品参数化方案、载荷工况、材料及性能和评价准则的所有组合与步骤B的方法模块中的分析或优化设计方法建立对应关系，形成产品数据组合-方法对应关系表；

D、产品的设计或分析在步骤A中的四种数据库中分别选择出拟设计产品的设计原型或拟分析产品的分析原型，要求的载荷工况，拟使用的材料及性能和评价准则，形成拟设计或分析的产品数据组合；再根据该数据组合从步骤C中的产品数据组合-方法对应关系表中找出对应的产品分析或优化设计方法；再根据找出的方法进行产品的分析或优化设计，得到分析或设计结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通用性强应用数据库技术，把产品的多种设计原型与分析对象、多种载荷工况要求、多种材料及性能选择、多种评价准则等这些用来产品设计分析的要素，分别用产品参数化方案数据库、载荷工况数据库、材料及性能数据库、评价标准数据库来表示，并预先建立起产品参数化方案、载荷工况、材料及性能和评价准则的所有组合与方法模块中的分析或优化设计方法建立对应关系。当需要进行特定的产品设计时，只需从数据库中调出有关的参数条件，再根据相应的参数条件调入对应的分析或优化设计方法，即可完成产品的设计与分析。从而本发明方法实用于数据库中已有的多种产品的多种方法的分析和设计，较之现有的产品分析与设计方法，只能针对某一特定产品进行分析与设计，其通用性强。

二、扩充性好由于普通使用者均可对四种数据库中的数据进行添加或删除。这样，本发明方法可方便地更新与扩充产品的种类及产品的材料、性能、载荷工况要求及评价准则，从而本发明方法具有良好的开放性和自我完善性。

上述D步得到的分析或设计结果后，还将该分析或设计结果作为产品的设计原型与分析原型的参数化方案存储在A步建立的产品参数化方案数据库中，以更新产品参数化方案数据库。

这样，本发明方法能自动地及时更新相关的产品参数化方案，使得在后的设计分析能自动吸取已有设计的产品参数化结果，能够更好、更快地设计出更符合需要的机械产品。

上述的步骤A建立数据库时还建立历史经验数据库，将产品历史上成功/失败案例和失效信息存储在历史经验数据库中；在D步的产品的设计或分析时，则不选择产品历史上的失败案例和失效信息所对应的产品数据组合。

历史经验数据库的增加，使软件使用者可充分借鉴已有设计的经验和教训，做出合理选择，使得本发明方法既能够借鉴已有的成功设计或分析，也能够避免重走前人弯路，克服再次进行类似失败设计的问题，使得本发明方法的更加全面可靠。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的一种具体实施方式是：一种机械产品设计与分析的方法，其步骤依次是：

A、建立数据库将多种产品的设计原型与分析原型的参数化方案存储在产品参数化方案数据库中；将多种载荷工况要求存储在载荷工况数据库中；将多种材料及其性能指标存储在材料及性能数据库中；将一种或多种评价准则存储在评价标准数据库中。

本例在建立数据库时还建立历史经验数据库，将产品历史上成功/失败案例和失效信息存储在历史经验数据库中。

如，对高速列车动车组轮-轴进行可靠性分析与设计时，建立的数据库可包括：1、历史经验数据库中包含19980603德国高速列车车轮断裂事故和20080529中国RD2车轴疲劳断裂事故2条记录；2、参数化方案数据库中包含CHR2动车组动车原型方案和CHR2动车组拖车原型方案2条记录；3、载荷工况数据库中包含EN13979车轮载荷、EN13104动车车轴载荷和EN13103拖车车轴载荷3条记录；4、材料及结构性能数据库中包含CL60车轮钢循环本构曲线数据、CL60车轮钢P-S-N曲线数据、LZ50车轴钢循环本构曲线数据和LZ50车轴钢P-S-N曲线数据4条记录；5、评价标准数据库中包含EN13979车轮静强度评价指标、EN13979车轮疲劳强度评价指标、EN13104车轴疲劳强度评价指标和EN13103车轴疲劳强度评价指标4条记录。

B、建立方法模块将产品的分析及优化设计的方法存储在方法模块中。

如，对高速列车动车组轮-轴进行可靠性分析与设计时，方法模块中存储的方法可包括：1、按照EN13979-1标准的车轮疲劳载荷计算分析法；2、按照EN13104和EN13103标准的动车车轴和拖车车轴载荷计算分析法；3、调用车轮、车轴分析或设计原型，组装动车与拖车轮对的控制命令流程；4、符合EN13979-1标准，改变车轮辐板两侧与轮毂过度曲线的原则与方法；5、符合EN13979-1标准，改变车轮辐板两侧与轮辋过度曲线的原则与方法；6、符合EN13104和EN13103标准，改变车轴截面直径及过渡园弧的原则与方法；7、以ANSYS为支持，连接动车与拖车轮对，对其进行疲劳载荷与疲劳应力有限元计算分析的命令控制流程；8、按照EN13979-1标准对车轮疲劳强度进行评价的方法；9、按照EN13104和EN13103标准对动车车轴和拖车车轴疲劳强度进行评价的方法；10、结合1～9对动车与拖车轮对优化设计分析评价的方法。

本例在D步产品的设计或分析时，则不选择产品历史上的失败案例和失效信息所对应的产品数据组合；或者说对失败案例和失效信息的相应产品数据组合不再进行分析或设计。也即产品数据组合-方法对应关系表中，失败案例和失效信息的相应产品数据组合所对应的方法为空。

本例中D步得到的分析或设计结果后，还将该分析或设计结果作为产品的设计原型与分析原型的参数化方案存储在A步建立的产品参数化方案数据库中，以更新产品参数化方案数据库。

Claims

1.一种机械产品设计与分析的方法，其步骤依次是：

2.根据权利要求1所述的一种机械产品设计与分析的方法，其特征在于：所述D步得到的分析或设计结果后，还将该分析或设计结果作为产品的设计原型与分析原型的参数化方案存储在A步建立的产品参数化方案数据库中，以更新产品参数化方案数据库。

3.根据权利要求1所述的一种机械产品设计与分析的方法，其特征在于：步骤A建立数据库时还建立历史经验数据库，将产品历史上成功/失败案例和失效信息存储在历史经验数据库中；在D步的产品的设计或分析时，则不选择产品历史上的失败案例和失效信息所对应的产品数据组合。