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《大连理工大学》 2011年
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基于KBE的快速有限元分析方法研究

马沁怡  
【摘要】:有限元分析已广泛地应用于机械、电子、土木建筑、水利等工程领域。然而在企业实施中,存在设计/分析知识缺失、分析过程费时费力、知识重用不足的问题。论文探讨了基于KBE的快速有限元分析方法,并围绕工程语义标注、分析方案智能生成、设计/分析信息集成等关键技术展开研究。具体内容如下: (1)建立了基于KBE的RFEA方法理论框架。深入讨论了设计/分析二者集成的产品开发过程,从中识别每一个阶段的产品数据类型,提出一种适合在设计/分析过程中进行产品数据、信息、知识多层次传递的机制,并建立了支持上述过程的技术体系。 (2)采用基于本体的方法,对CAD模型进行语义标注。详细阐述了工程语义及其描述方法,建立了设计/分析通用本体,为标注提供共同术语以及语义,并研究了标注方式、实现技术,以及标注信息的保存等问题。该方法允许多学科团队从各自角度对CAD模型进行语义标注,为CAD模型赋予了工程语义,实现了产品模型从设计至分析的扩展。 (3)在分析了FEA方案制定过程中存在知识多样性的特点后,提出基于多模态知识支持的有限元分析方案生成策略。引入本体对象图的概念,将两个案例的匹配转化为两个图的匹配;建立了映射节点对匹配算法,将对象图进一步简化为案例树。建立了CBR算法,并研究了语义相似度计算方法。在此基础上,采用RBR指导案例修正,给出了基于本体的RBR案例修改算法。同时,充分考虑到人在智能活动中的作用,建立了语义检索机制,辅助设计者快速定位所需的知识资源来完成FEA方案,这种人机结合的方式使多模态知识支持方法具有了更好的适应性、灵活性。 (4)提出了基于多域特征映射的设计/分析信息传递方法。建立了该方法的框架,并分析其实现机制。通过对标注文件和推理生成的分析方案进行基于XML的信息匹配,使在上一阶段生成的FEA模板实例化为具体的有限元分析方案实例,并进一步转化为相应软件可执行的命令流,经过执行求解,完成设计域向分析域的信息正向传递;通过描述关键区域特征、基于规则的推理方法,建立了智能后处理机制,完成了分析结果信息向设计域的反馈传递,为产品的设计修改提供了建议。 (5)以上述各方法为单元技术,提出基于KBE的快速有限元分析原型系统,分析了其功能模块,通过风电齿轮箱的箱体组件有限元静力分析的实例验证了方法的有效性,结果表明,本文方法能够有效提高有限元分析的效率。 最后,总结了全文的主要研究成果及创新点,并给出了未来的研究方向。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB115

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