關(guān)于工程力學建模技術(shù)研究
一直以來，人們對建模方法學進行了大量的研究，具有代表性的是元建模技術(shù)和以功能為核心的產(chǎn)品建模技術(shù)，下面是小編搜集整理的一篇探究工程力學建模技術(shù)的論文范文，歡迎閱讀借鑒。
【摘 要】工程力學建模技術(shù)是以相似原理、模型理論、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)等有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機系統(tǒng)、與應用相關(guān)的物理效應設備及仿真器為工具，根據(jù)用戶的項目需求，利用系統(tǒng)模型對已有或設想的系統(tǒng)進行研究、分析、設計、加工生產(chǎn)、試驗、運行、評估、維護等活動的一門多學科的綜合性技術(shù)，建模技術(shù)在制造生產(chǎn)中有著重要作用，本文就這一技術(shù)進行研究，以作技術(shù)交流。
【關(guān)鍵詞】工程力學;建模技術(shù);研究
近年來，隨著計算機輔助技術(shù)不斷的應用到機械設計當中，制造業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式發(fā)生了翻天覆地的變化，其專業(yè)技術(shù)體系已經(jīng)日趨形成。目前， 建模與仿真技術(shù)正向“數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡化、智能化、集成化、協(xié)同化”為方向發(fā)展。我國建模技術(shù)尤其在復雜系統(tǒng)建模技術(shù)、智能系統(tǒng)建模技術(shù)和基于智能科學的建模技術(shù)、定性與定量組合的實體建模技術(shù)、復雜分布建模環(huán)境等方面取得了較大的進展。在建模與仿真支撐系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)方面， 我國在實時仿真算法、各類系統(tǒng)的并行算法、視化算法與軟件、分布仿真運行支撐平臺、虛擬樣機工程支撐平臺、仿真網(wǎng)格等方面取得了一批高水平研究成果。相繼研制和生產(chǎn)了多種型號的模擬計算機、混合模擬計算機及混合計算機系統(tǒng)、全數(shù)字并行仿真計算機，并正從局部、分散的研究向?qū)嵱没⒆詣踊�、�?guī)范化、集成化發(fā)展。工程力學建模在我國現(xiàn)階段的制造業(yè)中得到了廣泛的應用，可以有效的縮短產(chǎn)品生命周期，提高產(chǎn)品的性能、多樣化、高質(zhì)量、人性化，很大程度上滿足了現(xiàn)在多元化的競爭市場。加強對工程力學建模是我國制造業(yè)的一大重要任務，也是滿足多元化市場增加競爭力的必然要求。
1.建模技術(shù)的基本原則
傳統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)需要工程設計人員將設計問題用數(shù)學方程的形式全面準確地描述，即確定設計變量、目標函數(shù)和約束函數(shù)， 因此要求設計人員不但要熟悉產(chǎn)品的設計， 還要掌握一定的優(yōu)化理論和數(shù)值計算方法。對大多數(shù)的機械產(chǎn)品設計人員來說，做到這一點是很困難的。這在一定程度上影響了優(yōu)化設計的應用。對于復雜機械產(chǎn)品來說，數(shù)學模型建立的好壞對優(yōu)化設計成功與否起著決定性的作用。多學科產(chǎn)品建模的總體原則可分為：①支持產(chǎn)品的更新。無論是開發(fā)新產(chǎn)品，還是對老產(chǎn)品的改進，建模技術(shù)必須考慮到產(chǎn)品的更新設計，這就要求建立基于參數(shù)驅(qū)動的產(chǎn)品模型。②支持產(chǎn)品設計的進程。一般的設計進程包括功能設計、原理設計、詳細設計和施工設計等多個階段。在每個階段都包括概念設計、詳細設計、分析評價到重設計等一系列反復過程。建模就是要支持產(chǎn)品從整體設計到局部設計、從概念設計到詳細設計的不斷反復、迭代的進程。③支持產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)換的全過程。機械產(chǎn)品的多學科優(yōu)化建模的最終目標是生成優(yōu)化任務數(shù)學模型。產(chǎn)品模型是對產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)的真實反映， 而計算機能對優(yōu)化任務的數(shù)學模型進行尋優(yōu)計算。全性能優(yōu)化建模不僅要實現(xiàn)產(chǎn)品全系統(tǒng)和全性能的描述，還要根據(jù)不同的要求轉(zhuǎn)換為不同的優(yōu)化任務數(shù)學模型， 實現(xiàn)物理模型和數(shù)學模型的自動轉(zhuǎn)變。
2.建模技術(shù)分析與處理間的相互關(guān)系
完美的設計已成為當今制造行業(yè)追求的關(guān)鍵問題，為了達到這一境界人們提出了多學科建模技術(shù)。多學科優(yōu)化建模應綜合考慮產(chǎn)品多方位的全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品技術(shù)性、經(jīng)濟性和社會性等各方面性能的統(tǒng)一，以及全面考察從設計、制造、使用到回收整個產(chǎn)品的全生命周期過程。工程力學建模是后期計算的基礎(chǔ)，所建立的模型既要保證后期的分析計算結(jié)果不失真，也要保證后期的分析計算能夠在實際中可以實施，就要同時把握兩個原則“可靠性”和“經(jīng)濟性”。建模技術(shù)研究的具體內(nèi)容包括：功能方案、產(chǎn)品建模、優(yōu)化規(guī)劃、優(yōu)化算法、尋優(yōu)搜索和結(jié)果處理等。計算精度能夠達到工程要求，它直接影響工程能否正常運行。以工作規(guī)范以及國家標準系列等為依據(jù)，保障力學分析計算的可靠性�？梢园哑渲姓贾鲗ё饔玫膬�(nèi)容歸納為：初步建模、尋優(yōu)搜索和耦合分析與處理三方面，它們構(gòu)成了建模設計優(yōu)化的主體，也是產(chǎn)品設計優(yōu)化不同于傳統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵所在，而其它方面的內(nèi)容則是該主體的延伸及支撐。這三方面的內(nèi)容是相互依存、相互統(tǒng)一不可分割的，不同的建模方式導致了相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域間不同耦合關(guān)系的產(chǎn)生，而不同的耦合關(guān)系又需要不同的搜索策略和方法，不同的搜索策略和方法又必須有合適的優(yōu)化數(shù)學模型與之相匹配。
3.現(xiàn)代建模方法介紹
3.1元建模技術(shù)和產(chǎn)品建模技術(shù)
一直以來，人們對建模方法學進行了大量的研究，具有代表性的是元建模技術(shù)和以功能為核心的產(chǎn)品建模技術(shù)。基于產(chǎn)品物理本質(zhì)的元建模技術(shù)，認為各種應用模型難以溝通的原因在于不同的領(lǐng)域所涉及的知識域不同，而現(xiàn)有的模型缺乏這些知識域之間的聯(lián)系，因此無法進行信息的重用與共享。他們把產(chǎn)品中那些反映物理本質(zhì)的信息如質(zhì)量、力等屬性作為信息元，用符號來描述不同抽象程度、不同粒度、不同近似度以及不同對應關(guān)系上各信息元之間的物理依賴關(guān)系，用由這些信息元及其依賴關(guān)系構(gòu)成的元模型來建立起知識域之間的聯(lián)系，最后通過定性推理從元模型中導出各應用分析模型，而各應用模型的變化也能通過元模型傳播到其它應用模型。但建立基于物理本質(zhì)的元模型需要開發(fā)人員對產(chǎn)品的各種物理規(guī)律有清楚的了解， 這在產(chǎn)品開發(fā)過程的初始階段是十分困難的。用功能單元來描述產(chǎn)品既可以使設計人員避免從設計一開始就面臨著對設計對象物理規(guī)律的抽象，又可以滿足概念設計的需要。然而，多學科建模需要解決的任務是多方位的'，隨著產(chǎn)品開發(fā)過程的推進“功能單元”描述需要不斷深化。如何由基礎(chǔ)的功能單元衍生出各種應用所需要的新的功能模型，保證多學科建模各階段模型一致性、可擴充性、可集成性以及可重用性是各種建模方法所需解決的核心內(nèi)容。
3.2現(xiàn)代網(wǎng)絡協(xié)同建模技術(shù)
高水平建模工具開發(fā)平臺是實施多學科建模技術(shù)的基礎(chǔ)，它需要把計算機、網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫和一些專用方法、工具集成起來，構(gòu)建一個適應并行工作方式的計算機環(huán)境;把不同地點， 使用不同學科的多學科小組成員集成起來構(gòu)建一個分布式協(xié)同建模平臺，各個學科小組成員通過共享產(chǎn)品信息模型進行信息交互和協(xié)同設計。這種產(chǎn)品建模方式是基于網(wǎng)絡、支持異地并行、協(xié)同及面向產(chǎn)品全生命周期的設計模式。這樣各個研究機構(gòu)或公司可以利用自己的學科或產(chǎn)品領(lǐng)域優(yōu)勢，按照標準創(chuàng)建自己的設計問題模型，并在網(wǎng)絡上發(fā)布相應的設計模塊。設計人員在面對一個復雜的設計問題時，不需要關(guān)注自己不了解的學科領(lǐng)域，只需在網(wǎng)絡上尋找到相關(guān)的設計模塊，然后將他們與自己創(chuàng)建的本地設計模塊連接起來， 就可以形成一個集成設計系統(tǒng)。這不僅可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，同時也可以使設計人員集中于自己關(guān)注的領(lǐng)域，從而更好地進行產(chǎn)品的創(chuàng)新設計�；诰W(wǎng)絡協(xié)同和UG NX 實現(xiàn)的框架平臺是一種高水平的建模工具平臺，它是并行、協(xié)同及分布式產(chǎn)品開發(fā)的模式與CAD 軟件集成的具體體現(xiàn)。
4.結(jié)束語
綜上所述，工程力學建模是一項根據(jù)產(chǎn)品設計基本原理，結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)，以市場需求的多元性與高性能產(chǎn)品為要求的先進技術(shù)。我們要加強對工程建模技術(shù)的研究，不斷研發(fā)更多先進技術(shù)，以生產(chǎn)出更多人性化、高質(zhì)量、綠色環(huán)保產(chǎn)品，更好的促進人們生活水平的提高以及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
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