專利名稱：一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于機械產(chǎn)品設計與分析的方法。
背景技術：
計算機輔助設計與分析是現(xiàn)代機械產(chǎn)品快速設計開發(fā)與分析評價的有效方法。常 規(guī)智能化的機械產(chǎn)品設計分析軟件技術，一般通過軟件平臺和設計分析與優(yōu)化設計分析 “方法器”，調用產(chǎn)品參數(shù)化方案和固化在軟件中或使用時輸入的載荷工況條件、材料與結 構性能參數(shù)、評價標準參數(shù)來完成產(chǎn)品的設計分析，具有如下局限性(1)當產(chǎn)品有新方案時，必須重新開發(fā)軟件，把新的方案植入軟件之中。這項工作 用戶難以勝任，只有專業(yè)人員才能完成。容易因為原程序資料說明不夠清晰，或其它原因， 使軟件將無法擴充。(2)當存在多種載荷條件、多種材料與結構性能參數(shù)和多種評價標準參數(shù)時，采用 使用時輸入方式進行是一項繁瑣并容易出錯的工作。如果要把新信息植入程序中，同樣這 項工作用戶難以勝任，只有專業(yè)人員才能完成。容易因為原程序資料說明不夠清晰，或其它 原因，使軟件將無法擴充。(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提供幫助，不能 發(fā)揮軟件使用者的能動性和幫助使用者時勢做出合理選擇。因此，現(xiàn)有機械產(chǎn)品設計分析軟件技術的知識性與生命力不強，開放性差，可持續(xù) 發(fā)展性差，擴展成本較高，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械產(chǎn)品設計與分析的方法，該種方法通用性強，適用 于多種產(chǎn)品的設計與分析，并且擴充性好，可方便地更新與發(fā)展產(chǎn)品的種類及相關條件與 參數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術方案是一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法， 其步驟依次是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設計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 標存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價準則存儲在評價標準數(shù)據(jù)庫中；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設計的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應關系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方 案、載荷工況、材料及性能和評價準則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設 計方法建立對應關系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應關系表；D、產(chǎn)品的設計或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設計產(chǎn)品的設計 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準則，形成擬 設計或分析的產(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_方法對應關系表中找出對應的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設計方法；再根據(jù)找出的方法進行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設 計，得到分析或設計結果。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
一、通用性強應用數(shù)據(jù)庫技術，把產(chǎn)品的多種設計原型與分析對象、多種載荷工況 要求、多種材料及性能選擇、多種評價準則等這些用來產(chǎn)品設計分析的要素，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、評價標準數(shù)據(jù)庫來表示，并預先建 立起產(chǎn)品參數(shù)化方案、載荷工況、材料及性能和評價準則的所有組合與方法模塊中的分析 或優(yōu)化設計方法建立對應關系。當需要進行特定的產(chǎn)品設計時，只需從數(shù)據(jù)庫中調出有關 的參數(shù)條件，再根據(jù)相應的參數(shù)條件調入對應的分析或優(yōu)化設計方法，即可完成產(chǎn)品的設 計與分析。從而本發(fā)明方法實用于數(shù)據(jù)庫中已有的多種產(chǎn)品的多種方法的分析和設計，較 之現(xiàn)有的產(chǎn)品分析與設計方法，只能針對某一特定產(chǎn)品進行分析與設計，其通用性強。二、擴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)進行添加或刪除。這樣， 本發(fā)明方法可方便地更新與擴充產(chǎn)品的種類及產(chǎn)品的材料、性能、載荷工況要求及評價準 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步得到的分析或設計結果后，還將該分析或設計結果作為產(chǎn)品的設計原型 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)明方法能自動地及時更新相關的產(chǎn)品參數(shù)化方案，使得在后的設計分 析能自動吸取已有設計的產(chǎn)品參數(shù)化結果，能夠更好、更快地設計出更符合需要的機械產(chǎn)
P
ΡΠ O上述的步驟A建立數(shù)據(jù)庫時還建立歷史經(jīng)驗數(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)驗數(shù)據(jù)庫中；在D步的產(chǎn)品的設計或分析時，則不選擇產(chǎn)品歷 史上的失敗案例和失效信息所對應的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合。歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫的增加，使軟件使用者可充分借鑒已有設計的經(jīng)驗和教訓，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計或分析，也能夠避免重走前人彎路， 克服再次進行類似失敗設計的問題，使得本發(fā)明方法的更加全面可靠。下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本發(fā)明的一種具體實施方式
是一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法，其步驟依次 是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設計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 標存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價準則存儲在評價標準數(shù)據(jù)庫中。本例在建立數(shù)據(jù)庫時還建立歷史經(jīng)驗數(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)驗數(shù)據(jù)庫中。如，對高速列車動車組輪_軸進行可靠性分析與設計時，建立的數(shù)據(jù)庫可包括1、 歷史經(jīng)驗數(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動車組動車原型方案和CHR2動車組拖車原型方案2條記錄；3、載荷工況數(shù)據(jù)庫中包含EW3979車輪載荷、Em3104動車車軸載荷和Em3103拖車車軸載荷3條記錄；4、材料及結構性能數(shù)據(jù)庫中包含CL60車輪鋼循 環(huán)本構曲線數(shù)據(jù)、CL60車輪鋼P-S-N曲線數(shù)據(jù)、LZ50車軸鋼循環(huán)本構曲線數(shù)據(jù)和LZ50車 軸鋼P-S-N曲線數(shù)據(jù)4條記錄；5、評價標準數(shù)據(jù)庫中包含EW3979車輪靜強度評價指標、 EN13979車輪疲勞強度評價指標、Em3104車軸疲勞強度評價指標和Em3103車軸疲勞強度 評價指標4條記錄。B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設計的方法存儲在方法模塊中。如，對高速列車動車組輪-軸進行可靠性分析與設計時，方法模塊中存儲的方法 可包括1、按照EN13979-1標準的車輪疲勞載荷計算分析法；2、按照EN13104和EN13103標 準的動車車軸和拖車車軸載荷計算分析法；3、調用車輪、車軸分析或設計原型，組裝動車與 拖車輪對的控制命令流程；4、符合EN13979-1標準，改變車輪輻板兩側與輪轂過度曲線的 原則與方法；5、符合EW3979-1標準，改變車輪輻板兩側與輪輞過度曲線的原則與方法；6、 符合EN13104和EW3103標準，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，連接動車與拖車輪對，對其進行疲勞載荷與疲勞應力有限元計算分析的命令控制流 程；8、按照EN13979-1標準對車輪疲勞強度進行評價的方法；9、按照EN13104和EN13103標 準對動車車軸和拖車車軸疲勞強度進行評價的方法；10、結合1 9對動車與拖車輪對優(yōu)化 設計分析評價的方法。C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應關系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方 案、載荷工況、材料及性能和評價準則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設 計方法建立對應關系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應關系表；D、產(chǎn)品的設計或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設計產(chǎn)品的設計 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準則，形成擬 設計或分析的產(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_方法對應關 系表中找出對應的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設計方法；再根據(jù)找出的方法進行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設 計，得到分析或設計結果。本例在D步產(chǎn)品的設計或分析時，則不選擇產(chǎn)品歷史上的失敗案例和失效信息所 對應的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合；或者說對失敗案例和失效信息的相應產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合不再進行分析或 設計。也即產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合_方法對應關系表中，失敗案例和失效信息的相應產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合 所對應的方法為空。本例中D步得到的分析或設計結果后，還將該分析或設計結果作為產(chǎn)品的設計原 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。
權利要求
一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法，其步驟依次是A、建立數(shù)據(jù)庫將多種產(chǎn)品的設計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存儲在材料及性能數(shù)據(jù)庫中；將一種或多種評價準則存儲在評價標準數(shù)據(jù)庫中；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設計的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應關系將步驟A的四種數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)品參數(shù)化方案、載荷工況、材料及性能和評價準則的所有組合與步驟B的方法模塊中的分析或優(yōu)化設計方法建立對應關系，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法對應關系表；D、產(chǎn)品的設計或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設計產(chǎn)品的設計原型或擬分析產(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準則，形成擬設計或分析的產(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-方法對應關系表中找出對應的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設計方法；再根據(jù)找出的方法進行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設計，得到分析或設計結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法，其特征在于所述D步得 到的分析或設計結果后，還將該分析或設計結果作為產(chǎn)品的設計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)權利要求1所述的一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法，其特征在于步驟A建立 數(shù)據(jù)庫時還建立歷史經(jīng)驗數(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) 驗數(shù)據(jù)庫中；在D步的產(chǎn)品的設計或分析時，則不選擇產(chǎn)品歷史上的失敗案例和失效信息 所對應的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合。
全文摘要
一種機械產(chǎn)品設計與分析的方法，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、評價標準共四個數(shù)據(jù)；B、建立方法模塊將產(chǎn)品的分析及優(yōu)化設計的方法存儲在方法模塊中；C、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)組合-方法的對應關系；D、產(chǎn)品的設計或分析在步驟A中的四種數(shù)據(jù)庫中分別選擇出擬設計或分析的產(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-方法對應關系表中找出對應的產(chǎn)品分析或優(yōu)化設計方法；并根據(jù)找出的方法進行產(chǎn)品的分析或優(yōu)化設計，得到分析或設計結果。該種方法通用性強，適用于多種產(chǎn)品的設計與分析，并且擴充性好，可方便地更新與發(fā)展產(chǎn)品的種類及相關條件與參數(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