專利名稱：一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)開發(fā)與分析評價(jià)的有效方法。常 規(guī)智能化的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析軟件技術(shù)，一般通過軟件平臺和設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 “方法器”，調(diào)用產(chǎn)品參數(shù)化方案和固化在軟件中或使用時(shí)輸入的載荷工況條件、材料與結(jié) 構(gòu)性能參數(shù)、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析，具有如下局限性(1)當(dāng)產(chǎn)品有新方案時(shí)，必須重新開發(fā)軟件，把新的方案植入軟件之中。這項(xiàng)工作 用戶難以勝任，只有專業(yè)人員才能完成。容易因?yàn)樵绦蛸Y料說明不夠清晰，或其它原因， 使軟件將無法擴(kuò)充。(2)當(dāng)存在多種載荷條件、多種材料與結(jié)構(gòu)性能參數(shù)和多種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)時(shí)，采用 使用時(shí)輸入方式進(jìn)行是一項(xiàng)繁瑣并容易出錯(cuò)的工作。如果要把新信息植入程序中，同樣這 項(xiàng)工作用戶難以勝任，只有專業(yè)人員才能完成。容易因?yàn)樵绦蛸Y料說明不夠清晰，或其它 原因，使軟件將無法擴(kuò)充。(3)無產(chǎn)品歷史上成功/失敗案例和失效信息為軟件使用者適時(shí)提供幫助，不能 發(fā)揮軟件使用者的能動(dòng)性和幫助使用者時(shí)勢做出合理選擇。因此，現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析軟件技術(shù)的知識性與生命力不強(qiáng)，開放性差，可持續(xù) 發(fā)展性差，擴(kuò)展成本較高，沒有自我完善與日積月累功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，該種方法通用性強(qiáng)，適用 于多種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，并且擴(kuò)充性好，可方便地更新與發(fā)展產(chǎn)品的種類及相關(guān)條件與 參數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法， 其步驟依次是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型與分析原型的參數(shù)化方案存儲在產(chǎn)品參數(shù) 化方案數(shù)據(jù)庫中；將多種載荷工況要求存儲在載荷工況數(shù)據(jù)庫中；將多種材料及其性能指 標(biāo)存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價(jià)準(zhǔn)則存儲在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應(yīng)關(guān)系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方 案、載荷工況、材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設(shè) 計(jì)方法建立對應(yīng)關(guān)系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應(yīng)關(guān)系表；D、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 原型或擬分析產(chǎn)品的分析原型，要求的載荷工況，擬使用的材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則，形成擬 設(shè)計(jì)或分析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；再根據(jù)該數(shù)據(jù)組合從步驟C中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應(yīng)關(guān)系表中找出對應(yīng)的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；再根據(jù)找出的方法進(jìn)行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設(shè) 計(jì)，得到分析或設(shè)計(jì)結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
一、通用性強(qiáng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把產(chǎn)品的多種設(shè)計(jì)原型與分析對象、多種載荷工況 要求、多種材料及性能選擇、多種評價(jià)準(zhǔn)則等這些用來產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析的要素，分別用產(chǎn)品參 數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫、載荷工況數(shù)據(jù)庫、材料及性能數(shù)據(jù)庫、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫來表示，并預(yù)先建 立起產(chǎn)品參數(shù)化方案、載荷工況、材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則的所有組合與方法模塊中的分析 或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法建立對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)需要進(jìn)行特定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，只需從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出有關(guān) 的參數(shù)條件，再根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)條件調(diào)入對應(yīng)的分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，即可完成產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)與分析。從而本發(fā)明方法實(shí)用于數(shù)據(jù)庫中已有的多種產(chǎn)品的多種方法的分析和設(shè)計(jì)，較 之現(xiàn)有的產(chǎn)品分析與設(shè)計(jì)方法，只能針對某一特定產(chǎn)品進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，其通用性強(qiáng)。二、擴(kuò)充性好由于普通使用者均可對四種數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加或刪除。這樣， 本發(fā)明方法可方便地更新與擴(kuò)充產(chǎn)品的種類及產(chǎn)品的材料、性能、載荷工況要求及評價(jià)準(zhǔn) 則，從而本發(fā)明方法具有良好的開放性和自我完善性。上述D步得到的分析或設(shè)計(jì)結(jié)果后，還將該分析或設(shè)計(jì)結(jié)果作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型 與分析原型的參數(shù)化方案存儲在A步建立的產(chǎn)品參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫中，以更新產(chǎn)品參數(shù)化 方案數(shù)據(jù)庫。這樣，本發(fā)明方法能自動(dòng)地及時(shí)更新相關(guān)的產(chǎn)品參數(shù)化方案，使得在后的設(shè)計(jì)分 析能自動(dòng)吸取已有設(shè)計(jì)的產(chǎn)品參數(shù)化結(jié)果，能夠更好、更快地設(shè)計(jì)出更符合需要的機(jī)械產(chǎn)
P
ΡΠ O上述的步驟A建立數(shù)據(jù)庫時(shí)還建立歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，將產(chǎn)品歷史上成功/失敗案 例和失效信息存儲在歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中；在D步的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析時(shí)，則不選擇產(chǎn)品歷 史上的失敗案例和失效信息所對應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合。歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫的增加，使軟件使用者可充分借鑒已有設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，做出 合理選擇，使得本發(fā)明方法既能夠借鑒已有的成功設(shè)計(jì)或分析，也能夠避免重走前人彎路， 克服再次進(jìn)行類似失敗設(shè)計(jì)的問題，使得本發(fā)明方法的更加全面可靠。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
是一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，其步驟依次 是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型與分析原型的參數(shù)化方案存儲在產(chǎn)品參數(shù) 化方案數(shù)據(jù)庫中；將多種載荷工況要求存儲在載荷工況數(shù)據(jù)庫中；將多種材料及其性能指 標(biāo)存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價(jià)準(zhǔn)則存儲在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中。本例在建立數(shù)據(jù)庫時(shí)還建立歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，將產(chǎn)品歷史上成功/失敗案例和失 效信息存儲在歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中。如，對高速列車動(dòng)車組輪_軸進(jìn)行可靠性分析與設(shè)計(jì)時(shí)，建立的數(shù)據(jù)庫可包括1、 歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中包含19980603德國高速列車車輪斷裂事故和20080529中國RD2車軸疲 勞斷裂事故2條記錄；2、參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫中包含CHR2動(dòng)車組動(dòng)車原型方案和CHR2動(dòng)車組拖車原型方案2條記錄；3、載荷工況數(shù)據(jù)庫中包含EW3979車輪載荷、Em3104動(dòng)車車軸載荷和Em3103拖車車軸載荷3條記錄；4、材料及結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)庫中包含CL60車輪鋼循 環(huán)本構(gòu)曲線數(shù)據(jù)、CL60車輪鋼P(yáng)-S-N曲線數(shù)據(jù)、LZ50車軸鋼循環(huán)本構(gòu)曲線數(shù)據(jù)和LZ50車 軸鋼P(yáng)-S-N曲線數(shù)據(jù)4條記錄；5、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中包含EW3979車輪靜強(qiáng)度評價(jià)指標(biāo)、 EN13979車輪疲勞強(qiáng)度評價(jià)指標(biāo)、Em3104車軸疲勞強(qiáng)度評價(jià)指標(biāo)和Em3103車軸疲勞強(qiáng)度 評價(jià)指標(biāo)4條記錄。B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法存儲在方法模塊中。如，對高速列車動(dòng)車組輪-軸進(jìn)行可靠性分析與設(shè)計(jì)時(shí)，方法模塊中存儲的方法 可包括1、按照EN13979-1標(biāo)準(zhǔn)的車輪疲勞載荷計(jì)算分析法；2、按照EN13104和EN13103標(biāo) 準(zhǔn)的動(dòng)車車軸和拖車車軸載荷計(jì)算分析法；3、調(diào)用車輪、車軸分析或設(shè)計(jì)原型，組裝動(dòng)車與 拖車輪對的控制命令流程；4、符合EN13979-1標(biāo)準(zhǔn)，改變車輪輻板兩側(cè)與輪轂過度曲線的 原則與方法；5、符合EW3979-1標(biāo)準(zhǔn)，改變車輪輻板兩側(cè)與輪輞過度曲線的原則與方法；6、 符合EN13104和EW3103標(biāo)準(zhǔn)，改變車軸截面直徑及過渡園弧的原則與方法；7、以ANSYS為 支持，連接動(dòng)車與拖車輪對，對其進(jìn)行疲勞載荷與疲勞應(yīng)力有限元計(jì)算分析的命令控制流 程；8、按照EN13979-1標(biāo)準(zhǔn)對車輪疲勞強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)的方法；9、按照EN13104和EN13103標(biāo) 準(zhǔn)對動(dòng)車車軸和拖車車軸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)的方法；10、結(jié)合1 9對動(dòng)車與拖車輪對優(yōu)化 設(shè)計(jì)分析評價(jià)的方法。C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應(yīng)關(guān)系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方 案、載荷工況、材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設(shè) 計(jì)方法建立對應(yīng)關(guān)系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應(yīng)關(guān)系表；D、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 原型或擬分析產(chǎn)品的分析原型，要求的載荷工況，擬使用的材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則，形成擬 設(shè)計(jì)或分析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；再根據(jù)該數(shù)據(jù)組合從步驟C中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應(yīng)關(guān) 系表中找出對應(yīng)的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；再根據(jù)找出的方法進(jìn)行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設(shè) 計(jì)，得到分析或設(shè)計(jì)結(jié)果。本例在D步產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析時(shí)，則不選擇產(chǎn)品歷史上的失敗案例和失效信息所 對應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；或者說對失敗案例和失效信息的相應(yīng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合不再進(jìn)行分析或 設(shè)計(jì)。也即產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應(yīng)關(guān)系表中，失敗案例和失效信息的相應(yīng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合 所對應(yīng)的方法為空。本例中D步得到的分析或設(shè)計(jì)結(jié)果后，還將該分析或設(shè)計(jì)結(jié)果作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原 型與分析原型的參數(shù)化方案存儲在A步建立的產(chǎn)品參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫中，以更新產(chǎn)品參數(shù) 化方案數(shù)據(jù)庫。
權(quán)利要求
一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，其步驟依次是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型與分析原型的參數(shù)化方案存儲在產(chǎn)品參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫中；將多種載荷工況要求存儲在載荷工況數(shù)據(jù)庫中；將多種材料及其性能指標(biāo)存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價(jià)準(zhǔn)則存儲在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應(yīng)關(guān)系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方案、載荷工況、材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法建立對應(yīng)關(guān)系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法對應(yīng)關(guān)系表；D、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型或擬分析產(chǎn)品的分析原型，要求的載荷工況，擬使用的材料及性能和評價(jià)準(zhǔn)則，形成擬設(shè)計(jì)或分析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；再根據(jù)該數(shù)據(jù)組合從步驟C中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法對應(yīng)關(guān)系表中找出對應(yīng)的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；再根據(jù)找出的方法進(jìn)行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到分析或設(shè)計(jì)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，其特征在于所述D步得 到的分析或設(shè)計(jì)結(jié)果后，還將該分析或設(shè)計(jì)結(jié)果作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型與分析原型的參數(shù)化 方案存儲在A步建立的產(chǎn)品參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫中，以更新產(chǎn)品參數(shù)化方案數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，其特征在于步驟A建立 數(shù)據(jù)庫時(shí)還建立歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，將產(chǎn)品歷史上成功/失敗案例和失效信息存儲在歷史經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中；在D步的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析時(shí)，則不選擇產(chǎn)品歷史上的失敗案例和失效信息 所對應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合。
全文摘要
一種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析的方法，其步驟依次是A、建立產(chǎn)品參數(shù)化方案、載荷工況、材料及性能、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)共四個(gè)數(shù)據(jù)；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應(yīng)關(guān)系；D、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設(shè)計(jì)或分析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；再根據(jù)該數(shù)據(jù)組合從步驟C中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法對應(yīng)關(guān)系表中找出對應(yīng)的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；并根據(jù)找出的方法進(jìn)行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到分析或設(shè)計(jì)結(jié)果。該種方法通用性強(qiáng)，適用于多種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，并且擴(kuò)充性好，可方便地更新與發(fā)展產(chǎn)品的種類及相關(guān)條件與參數(shù)。
文檔編號G06F17/50GK101814105SQ20101014669
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者楊冰, 林峰, 趙永翔 申請人:西南交通大學(xué)