【摘要】：工程數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的提升對(duì)實(shí)現(xiàn)國家工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型有重要意義,而基于模型的設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)為代表,現(xiàn)代工程系統(tǒng)經(jīng)歷了以經(jīng)驗(yàn)為主到計(jì)算機(jī)模型與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變�；谟�(jì)算機(jī)輔助工程模型的設(shè)計(jì)在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域逐步得到了成熟的應(yīng)用。利用模型代替物理樣機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、測試和評(píng)估,能夠有效減少物理樣機(jī)的構(gòu)建次數(shù),縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。然而,從數(shù)字化設(shè)計(jì)的角度來看,計(jì)算機(jī)輔助工程模型仍然存在設(shè)計(jì)靈活性不足、設(shè)計(jì)置信度不理想、領(lǐng)域知識(shí)利用率不高等缺陷。計(jì)算機(jī)輔助工程模型是領(lǐng)域知識(shí)和信息的載體。數(shù)字化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)要求設(shè)計(jì)人員對(duì)模型所承載的知識(shí)有效地挖掘、傳遞、集成和利用。本文面向復(fù)雜工程系統(tǒng),以汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)為應(yīng)用對(duì)象,立足“模型-數(shù)據(jù)-知識(shí)”的設(shè)計(jì)邏輯,開展了模型驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)優(yōu)化架構(gòu)及方法的研究。研究內(nèi)容如下:(1)通過對(duì)汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程需求的探討及關(guān)鍵問題的分析,構(gòu)建基于“模型-數(shù)據(jù)-知識(shí)”模式的設(shè)計(jì)體系和架構(gòu)。該架構(gòu)由模型確認(rèn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化兩個(gè)子模塊構(gòu)成,涵蓋了包括CAE模型評(píng)估、CAE模型決策、近似模型更新及設(shè)計(jì)域識(shí)別在內(nèi)的四個(gè)方法策略�？尚诺哪Ｐ痛_認(rèn)過程是準(zhǔn)確設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)保障,而準(zhǔn)確優(yōu)良的設(shè)計(jì)是模型確認(rèn)的效果反饋。模型確認(rèn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化相輔相成,構(gòu)成了所提設(shè)計(jì)架構(gòu)的理論基礎(chǔ)。(2)針對(duì)CAE模型評(píng)估,從工程系統(tǒng)響應(yīng)特性和理想確認(rèn)度量屬性出發(fā),提出基于時(shí)頻域變換的模型確認(rèn)度量方法。通過試驗(yàn)和仿真函數(shù)型響應(yīng)的深度刻畫、非參數(shù)化重構(gòu)以及誤差特征解耦,實(shí)現(xiàn)幅值、相位及形態(tài)特征下的模型誤差/仿真度綜合評(píng)估。(3)針對(duì)CAE模型決策,從復(fù)雜工程系統(tǒng)響應(yīng)量的非線性相關(guān)特性出發(fā),提出基于響應(yīng)數(shù)據(jù)歸約及假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)決策方法。通過核主元投影技術(shù)以及貝葉斯分類算法,在不同層次上進(jìn)行高維數(shù)據(jù)的維度縮減,探索綜合考慮定性和定量信息的模型決策機(jī)制。(4)針對(duì)近似模型更新,從工程數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)高精度近似模型的需求出發(fā),提出基于模型選擇以及偏差修正的近似模型更新策略。基于相似度理論以及貝葉斯外推技術(shù),通過近似模型的偏差修正,實(shí)現(xiàn)不確定性下優(yōu)化設(shè)計(jì)解可靠性及可信度的提升。(5)針對(duì)設(shè)計(jì)域識(shí)別,從工程數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)優(yōu)化效率的要求出發(fā),提出基于根源分析方法的設(shè)計(jì)域預(yù)識(shí)別策略�；跊Q策樹理論以及統(tǒng)計(jì)主元分析,探索設(shè)計(jì)域可行性/穩(wěn)健性的分類和識(shí)別機(jī)制�；趯哟位母捶治黾夹g(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)域的良好劃分以及優(yōu)化效率的提升。所開展的研究以工程設(shè)計(jì)數(shù)字化為導(dǎo)向,工程模型為驅(qū)動(dòng),從以汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代工程系統(tǒng)特點(diǎn)出發(fā),建立模型驅(qū)動(dòng)下的設(shè)計(jì)架構(gòu)和方法。方法的提出有利于充分利用已有工程模型,深度挖掘模型所承載的知識(shí)和信息,構(gòu)造有效的數(shù)字化模型參與系統(tǒng)設(shè)計(jì),為提升我國基于數(shù)字化模型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)架構(gòu)提供理論和技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U462
【圖文】：

圖 1.1 模型確認(rèn)、模型驗(yàn)證及模型認(rèn)定關(guān)系示意圖Fig.1.1 Relationship of model validation, verification, and quali，模型確認(rèn)可以理解為描述計(jì)算機(jī)模型與真實(shí)物理型確認(rèn)通過科學(xué)的方法評(píng)估模型與真實(shí)物理試驗(yàn)在代設(shè)計(jì)學(xué)中逐漸受到工程人員重視。不同領(lǐng)域?qū)δＶ�，目�?AIAA 對(duì)其的定義受到了行業(yè)的廣泛認(rèn)可on is the process of determining the degree to whicntation of the real world from the perspective of the int確認(rèn)是評(píng)估數(shù)字化模型在擬定用途上表征相應(yīng)真實(shí) PTC-60（Performance Test Codes-60）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)[47]證和確認(rèn)問題，歸納出模型確認(rèn)的兩個(gè)基本實(shí)施步應(yīng)量的角度定量比較計(jì)算機(jī)仿真模型和試驗(yàn)結(jié)果，

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文第二章詳細(xì)闡述了所提基于“模型-數(shù)據(jù)-知識(shí)”模式的汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)和框架；第三章和第四章分別介紹了設(shè)計(jì)流程中模型確認(rèn)子模塊的模型評(píng)估和模其中第三章立足模型評(píng)估，介紹了面向時(shí)間域動(dòng)態(tài)響應(yīng)的綜合模型確認(rèn)研究；第四章立足模型決策，介紹了面向多元非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的模型。第五章和第六章分別介紹了設(shè)計(jì)流程中設(shè)計(jì)優(yōu)化子模塊的近似模型修正識(shí)別方法。其中第五章立足設(shè)計(jì)效能提高，介紹了面向可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化型更新策略研究；第六章立足設(shè)計(jì)效率提高，介紹了基于根源分析的設(shè)別理論及方法研究。第七章對(duì)本文研究工作進(jìn)行總結(jié)及進(jìn)一步展望。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2724462