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基于破坏性技术的产品创新设计方法研究
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孙建广, 檀润华
工程设计学报. 2011 (1): 1-11.
DOI: 1006-754X(2011)01-0001-11
破坏性创新是一种高效的创新设计方法,通过破坏性创新,企业可以实现技术跨越式发展.基于技术进化理论,提出了破坏性创新的发生条件;为了在产品设计过程中预测和实现破坏性技术,归纳了破坏性创新内在的基本规律和基本原理,研究产品技术进化过程中存在的内在规律,揭示其内在本质;在对产品进行功能结构分析的基础上,对目标产品进行技术系统分解,根据得到的各技术子系统进化状态研究各技术子系统进化的平衡性,以实现破坏性技术的预测与搜索.最后,以滴丸机的破坏性创新设计为例,对提出方法的有效性进行了验证.
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本体范畴下一种新的功能定义及对应的产品设计过程划分
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单鸿波, 李淑霞, 孙志宏
工程设计学报. 2011 (1): 12-16.
产品设计过程是产品生命周期中的一个重要环节,决定了后续制造阶段的成本和最终产品的质量.产品设计过程的本质就是对设计问题进行求解的过程,是在不确定的状态下所进行的实现自己或客观主体目的的一个决策过程,而功能就是决定产品设计过程本质的一个重要内容.为此,以功能为核心,首先对以往功能的相关研究进行综述,分析了功能研究的现状,并在此基础上利用本体与功能的共性,提出本体范畴下针对产品设计过程的功能的定义,分析了在产品设计过程中,功能、需求、需求功能三者之间的关系,依此关系提出了一种新的、有别于传统的产品设计过程划分,最后对全文进行总结,并指出了未来可行的研究方向.
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设计需求与方案求解协同演化模型的形式化表达
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徐亮亮, 唐敦兵, 朱仁淼, 王浩, 康与云
工程设计学报. 2011 (1): 17-22.
DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2011.01.003
针对产品设计初期设计需求反复修改和补充的状况,提出设计需求和方案求解协同演化创新设计方法.应用一种形式化的符号表达形式,研究了设计需求的获取方法,理性地描述了产品设计过程中涉及的各要素及其相互关系.在建立设计需求和方案求解协同演化创新设计方法求解模型的基础上,阐述了该方法的逻辑过程,构建了设计需求和方案求解逐层协同演化的框架.最后,以轧纸机机构的方案设计为例具体阐述了设计需求与方案求解协同演化的过程,验证了文中方法的实用性.
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防爆胶轮车动态特性研究
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肖登红, 王俊元, 曾志强, 杜文华
工程设计学报. 2011 (1): 23-27.
为掌握防爆胶轮车的动态特性,了解其动态应力、应变情况,应用多体系统动力学以及有限元法对其动态特性进行了研究.基于ADAMS建立了胶轮车的虚拟样机模型, 利用多体动力学仿真得到胶轮车在矩形坑路谱下各部件与车架铰接点的动态载荷曲线;基于ANSYS建立了胶轮车车架的有限元模型,并将动力学仿真得到的随机激励峰值加载到典型工况约束下的有限元分析模型,从而计算得到车架的动态应力分布, 并找出了应力集中的位置.动态分析结果可用于评价车架的动载峰值应力、应变,并对车架的轻量化改进设计具有一定的指导意义.
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基于Modelica的生物质燃气内燃机性能模拟研究
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郭甲生, 秦朝葵, GERHARD Schmitz
工程设计学报. 2011 (1): 28-33.
针对由沼气成分及其理化特性导致的内燃机燃用沼气时会发生燃烧速度慢、后燃严重、排气温度高等问题,将生物质燃气内燃机作为研究对象,基于可重用性及面向对象的Modelica 语言建立内燃机模型库,将生物质燃气为燃料对四缸四冲程火花点火内燃机性能进行分析.通过仿真研究不同比例天然气(体积分数分别为33%,67%及100%)和LPG(体积分数分别为5%,10%及15%)对内燃机性能的影响,并在一台原汽油机改装的生物质燃气内燃机进行实验验证.结果表明:随着天然气/LPG的加入,内燃机的热效率及功率有所提高,且随着生物质燃气中天然气/LPG体积分数的增加,内燃机的热效率及功率也将相应增加,天然气/LPG的加入有利于内燃机燃烧;基于可重用性及面向对象的建模语言Modelica,不仅大大提高内燃机建模及仿真效率,也将有效改进内燃机的设计及参数优化.
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露天矿山三维设计方法应用研究
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杨彪, 罗周全, 陆广, 鹿浩, 张旭芳
工程设计学报. 2011 (1): 48-52.
针对传统露天矿山开采设计采用二维方式的不直观、低效率等缺点,提出了露天矿山的全三维设计方法.首先以矿业三维软件为平台创建矿床地质模型,利用统计学方法进行品位赋值,形成地质品位计算模型,在此基础上利用三维有限元计算方法进行开采境界边坡角及边坡台阶组合参数优化研究.借助境界圈定及三维排产程序进行采剥方案、生产规模、开采境界、边界品位等矿山关键决策项目的整体优化,最后根据优化结果布置开拓系统,实现露天矿山的设计流程全三维化.将该方法在某矿山设计中进行了应用,结果表明,基于三维可视化的设计方法具有工作效率高、计算精准的优点,有较强的应用推广价值.
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