《现代设计理论与方法》复习提纲.doc.docx

第一章设计方法学1. 现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本T--缩短产品设计周期Q--提局广品质量2. C--降低其成本传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、(近似计算)3. 现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、(精确计算)现代设计理论与方法的发展分为：(1)直觉设计阶段(2)经验设计阶段(3)半理论半经验设计阶段(4)现代设计阶段系统-执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统4. 系统化设计的特征:由上而下、由总到细基本方法：系统的分析和综合黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系，了解其功能的一种方法根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法7.系统化设计的步骤:8、评价的目标内容：(1) 技术评价目标一一可行性，创造性，可靠性(2) 经济评价目标一一成本，利润，市场潜力社会评价目标——社会效益和影响技术-经济评价法技术价Wt:Wt=(Piqi)/Pmax(Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分)经济价Ww:Ww=Hi/H=0.7Hz/H(Hi-理想成本；H-实际成本)技术-经济综合评价：均值法：W=(Wt+Ww)/2双曲线法：W=(Wt.Ww)10.产品价值V=F/C(F-功能C-成本)11.寿命周期成本(要会画出它的曲线图，并做分析)C=C1+C2C1-生产成本C2-使用成本12、提高V途径(分5种情况讨论)Ff/C=Vf功能Fr/C$=Vf成本Ff/C$=Vf功能、成本Fff/Cf=Vf功能F$/C$$=Vf成本第二章机械优化设计1. 优化设计的数学模型统一形式描述：minf(x)x=[x1,x2,xn]2. s.t.gi(x)<=0i=1,2,3••-mhj(x)=oj=1,2,n(p

无约束极小化问题(无约束优化问题)：对于一个n维目标函数，在没有任何限制条件下寻求它的极小点的问题4. 数学上表达为minf(X)XRn无约束优化方法分为哪两类方法，它们分别是什么？(1) 非梯度算法(不使用导数信息)：随机搜索法、坐标轮换法、Powell法、模式搜索法、单纯形法；(2) 梯度算法(使用导数信息)：梯度法、共轴梯度法、牛顿法、变尺度法5. 变尺度法集合了梯度法和牛顿法的哪些优点？前期属于梯度法，收敛速度快；后期属于牛顿法，在迭代极值点速度最快6. 单纯形法一一对整个区间的点进行搜索，典型的直接法复合形法基本思路：在可行域中选取K个设计点(n+1

内点法m(X,r(k))=f(X)-r(k)'i=1m或(X,r(k))=f(X)-r(g[ln(-gi(X)]idr(k1)=Cr(k)0C1!im「(k)=0k外点法*(X,r(K))=f(X)+r(K)〈£Imax(0,gi(X))f+Zhj(X)1卜XJ(k1)c(k)mP2Q(X)壬'Hhj(X)i注gi(X)rjrCr1：C(X,r(K)=f(X)-r&11. 混合法要学会用黄金分割法、牛顿法，梯度法进行具体的计算多目标优化方法常用方法：（1）线性加权组合法；（2）功效系数法；（3）主要目标法第三章有限元法及其应用1、你所知道的有限元分析软件有哪些？ANSYS、SAP、ASKA、MARC、ADINA、NASTRAN、FEPG、COSMOS等2、ANSYS包括三个部分：前处理模块、分析计算模块、后处理模块3、有限元的基本思想是什么？（网上答案：自己删节）是把连续的几何机构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。

求解得到节点值后就可以通过设定的插值函数确定单元上以至个集合体上的场函数对每个单元，选取适当的插值函数，使得该函数在子域内部、在子域分界面上以及子域与外界面上都满足一定的条件单元组合体在已知外载荷作用下处于平衡状态时，列出一系列以节点、位移为未知量的线性方程组，利用计算机解出节点位移后，再用弹性力学的有关公式，计算出各单元的应力、应变，当各单元小到一定程度，那么它就代表连续体各处的真实情况4、有限元法的分析过程？1）连续体离散化2）单元分析3）整体分析4）确定约束条件5）有限元方程求解6）结果分析与讨论5、有限元求解应力问题的三种方法：位移法、力法、混合法6、有限元法的力学基础是什么？弹性力学，结构力学、材料力学等7、三种常见杆状单元：杆单元、平面梁单元、空间梁单元8、形函数N:反映单元内位移的分布形态，是xy坐标的连续函数形函数N仅与坐标值xy有关，与位移大小无关第四章机械可靠性设计1.可靠性的由来和发展研究对象：寿命特征基础：概率论、数理统计理论2. 知识：系统工程学、人机工程学、价值工程学、安全工程学等机械可靠性设计的难点1) 应力因素对机械产品的失效率的影响难以准确预计2) 机械产品的寿命试验都很昂贵。

3) 机械产品的可靠性数据资源非常缺乏3. 可靠性：是指产品在规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力4. 四要素：1)研究对象2)规定的条件3)规定的时间4)规定的功能可靠度R(t):产品在规定的条件下和在规定的时间内，完成规定功能的概率5、失效概率F(t):产品在规定的条件下和在规定的时间内，丧失规定功能的概率R(t)+(t)=1R(t)=1-F(t)0

书p109)1>基本概念若应力，和强度口均为随机变量，则也为随机变量.产品要可靠*需满足：nzND即产品可靠匿知夫=户"三)=户0$当)可以导出；etimE=F@a#〉=JsOOj/Qkfc赤或依=下旧

4) 任务情况对整个任务时间内均需连续工作以及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度1. 其它章节(以概念题为主，此部分占分较少)列出你所知道的现代设计方法有哪些？2. 如并行设计、相似设计、稳健设计、绿色设计、智能设计、模糊设计、虚拟设计、动态设计和疲劳设计等CAE——计算机辅助工程CAM——计算机辅助制造CAPP——计算机辅助工艺设计(前两者的联系桥梁)PDM——产品数据管理MPR-II——制造资源规划ERP——企业资源规划3. CIM/CIMS——现代集成制造系统相关性设计相关性设计是为设计工作提供了极大的方便，系统会自动地更新与用户所修改的部分有关系的内容4. 动态分析法实际产品往往是由一定数量的零件通过各种方式联接而成的机械系统，这时需要对整个系统进行静态和动态分析用黑箱法对此进行分析：首些要建立对象的数学模型，通常用复域中的传递函数、频域中的频率特性及时域中的微分特性来描述其数学模型5. 变型设计它是实现快速响应的一种方法，这种方法特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组，通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到尽可能多的重用，从而实现快速响应，以赢得市场。

6. 基本方法：相似设计和模块化设计快速成型它是近年来形成的一种全新技术，它完全摆脱传统“去除材料”加工方法，而是采用全新的“增加材料”加工法，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合7. 绿色设计的概念8. 通常也称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计等设计过程划分：1）产品提高2）产品再设计3）产品功能创新4）产品系统创新虚拟设计：虚拟设计是随着科学技术的发展，特别是计算机辅助技术的发展而发展起来的新设计方法它是以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段9. 虚拟现实：在这工具帮助下，设计人员可预先以连续的、更加直观的方式观察和探索新概念、新工程或新产品目前，没有任何技术可以代替它10. 虚拟设计的特点：11. 它能使产品设计实现更自然的人机交换，能系统考虑各种因素，把握新产品开发周期的全过程，提高产品设计的一次性成功率，缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产品质量虚拟技术有以下显著。