现代设计理论与方法28页PPT
合集下载
现代设计理论与方法可靠性(1)
n
i i 1
则系统的可靠度为：
n i1itFra bibliotekR t e S
第三十四页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
对于串联系统，提高系统的可靠度，可以通过下面 两个途径：
1）提高各组成单元的可靠度
2）降低各组成单元的失效率
1）这两种方法，都必将提高产品的制造成本，所以 应该对这两方面进行权衡后采取相应的措施。并联组 合可以不用提高零件可靠度，就能提高系统的可靠 度。
• 系统的可靠性：各个组成部分以及它们之间 的相互联系有关。
• 系统可靠性设计的目的：满足可靠性前提下， 达到最优状态。
• 系统可靠性设计的内容：从各个部件的可靠 性推测系统的可靠性；从系统可靠性分配部 件可靠性。
第二十八页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.5.1 元件可靠性预测
可靠性预测内容：元件可靠性预测和系统可靠 性预测。元件可靠性预测是基础。
2．断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限 3．即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形。
疲劳破坏不仅仅与应力的大小有关，而且还与应力循环 次数和应力循环特性有关。
循环特性r一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳 破坏时的最大应力，称为疲劳极限。
第八页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.4.1 疲劳曲线（对称循环变应力）
可靠性预测：预报元件、部件和系统完成规定 功能的概率。
元件可靠性预测的步骤：确定元件的基本失效 率（查表）；确定元件的应用失效率（乘系 数）；推测元件可靠度（按照指数分布计 算）。
第二十九页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.5.2 系统的可靠性预测
• 系统可靠性预测：包括组成部分自身的可靠 性；各个部分之间相互关系；
i i 1
则系统的可靠度为：
n i1itFra bibliotekR t e S
第三十四页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
对于串联系统，提高系统的可靠度，可以通过下面 两个途径：
1）提高各组成单元的可靠度
2）降低各组成单元的失效率
1）这两种方法，都必将提高产品的制造成本，所以 应该对这两方面进行权衡后采取相应的措施。并联组 合可以不用提高零件可靠度，就能提高系统的可靠 度。
• 系统的可靠性：各个组成部分以及它们之间 的相互联系有关。
• 系统可靠性设计的目的：满足可靠性前提下， 达到最优状态。
• 系统可靠性设计的内容：从各个部件的可靠 性推测系统的可靠性；从系统可靠性分配部 件可靠性。
第二十八页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.5.1 元件可靠性预测
可靠性预测内容：元件可靠性预测和系统可靠 性预测。元件可靠性预测是基础。
2．断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限 3．即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形。
疲劳破坏不仅仅与应力的大小有关，而且还与应力循环 次数和应力循环特性有关。
循环特性r一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳 破坏时的最大应力，称为疲劳极限。
第八页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.4.1 疲劳曲线（对称循环变应力）
可靠性预测：预报元件、部件和系统完成规定 功能的概率。
元件可靠性预测的步骤：确定元件的基本失效 率（查表）；确定元件的应用失效率（乘系 数）；推测元件可靠度（按照指数分布计 算）。
第二十九页，编辑于星期五：十四点 二十四分。
3.5.2 系统的可靠性预测
• 系统可靠性预测：包括组成部分自身的可靠 性；各个部分之间相互关系；
现代设计理论与方法第7章反求工程设计
利用快速原型制造技术，将设 计模型转化为实物模型，进行
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
《现代设计方法》课件第5章
分形几何学就是研究自然界中没有特征长度而又具有自 相似性的形状和现象的学科。
第5章 相似设计与模块化设计
（7）同类相似：同一类事物之间的相似特性。例如， 不同型号汽车外形特征、内部结构等特性相似。对于同类相 似特性，因遵从相同自然规律，故可用相同数学方程式来描 述。
（8）异类相似：不同类之间的相似。例如，温度场、 电势场和重力场是不同类型的场，但都可用同一个微分方程 来描述。
相似设计法以定律分析法、方程分析法或因次（量纲）分析 法为基础，根据事件之间的联系导出相似准则，根据相似原理建 立起对应的模型并推广到产品实物上，从而得到表征实际产品工 作规律的模型，以此开始产品的整体和局部设计。
第5章 相似设计与模块化设计
由前述已知，在进行产品结构设计时，把功能和原理相 同，结构相同或相似，而结构尺寸和主要规格参数按照一定 比例关系变化的纵系列产品称为相似系列产品。它是在基型 产品的基础上，按照相似原理通过一定的计算而求出的，所 以采用相似设计可缩短产品设计周期，提高设计效率，降低 设计成本。
在进行产品性能设计时，采用相似设计方法可快速、准 确建立模型并进行模型分析与试验。
第5章 相似设计与模块化设计
5．2．2 相似的基本理论 1.相似的概念及类型 相似、相像是自然界普遍存在的现象，一般可将相似分
为以下几种类型。 （1）一般相似：广义上的事物间普遍存在的相似。它
包括自然科学、社会科学、工程技术中各种系统特性相似， 例如，社会分工的相似性，社会发展的相似性，机械工程中 组合设计、成组技术等。
第5章 相似设计与模块化设计
3．优先数系列及优先数的选用 优先数系列的选用原则及方法如下所述。 （1）在满足技术与经济要求的前提下，遵循“先疏后 密”的原则，尽可能采用基本系列并按照R5、R10、R20、 R40的顺序选择。 （2）当基本系列不能满足要求时，可选用公比较大和 延伸项中包含有项值为1的派生系列。 （3）在产品系列范围很宽，不同区间内需要量和功能 价值相差很大时，可分段选用基本系列和派生系列而组成复 合系列。
第5章 相似设计与模块化设计
（7）同类相似：同一类事物之间的相似特性。例如， 不同型号汽车外形特征、内部结构等特性相似。对于同类相 似特性，因遵从相同自然规律，故可用相同数学方程式来描 述。
（8）异类相似：不同类之间的相似。例如，温度场、 电势场和重力场是不同类型的场，但都可用同一个微分方程 来描述。
相似设计法以定律分析法、方程分析法或因次（量纲）分析 法为基础，根据事件之间的联系导出相似准则，根据相似原理建 立起对应的模型并推广到产品实物上，从而得到表征实际产品工 作规律的模型，以此开始产品的整体和局部设计。
第5章 相似设计与模块化设计
由前述已知，在进行产品结构设计时，把功能和原理相 同，结构相同或相似，而结构尺寸和主要规格参数按照一定 比例关系变化的纵系列产品称为相似系列产品。它是在基型 产品的基础上，按照相似原理通过一定的计算而求出的，所 以采用相似设计可缩短产品设计周期，提高设计效率，降低 设计成本。
在进行产品性能设计时，采用相似设计方法可快速、准 确建立模型并进行模型分析与试验。
第5章 相似设计与模块化设计
5．2．2 相似的基本理论 1.相似的概念及类型 相似、相像是自然界普遍存在的现象，一般可将相似分
为以下几种类型。 （1）一般相似：广义上的事物间普遍存在的相似。它
包括自然科学、社会科学、工程技术中各种系统特性相似， 例如，社会分工的相似性，社会发展的相似性，机械工程中 组合设计、成组技术等。
第5章 相似设计与模块化设计
3．优先数系列及优先数的选用 优先数系列的选用原则及方法如下所述。 （1）在满足技术与经济要求的前提下，遵循“先疏后 密”的原则，尽可能采用基本系列并按照R5、R10、R20、 R40的顺序选择。 （2）当基本系列不能满足要求时，可选用公比较大和 延伸项中包含有项值为1的派生系列。 （3）在产品系列范围很宽，不同区间内需要量和功能 价值相差很大时，可分段选用基本系列和派生系列而组成复 合系列。
现代设计理论与方法 第1章绪论
4. 可靠性设计（reliability design） 可靠性设计（ ）
可靠性设计是保证系统及其零部件满足给定 的可靠性指标的设计方法。可靠性理论是在第二 次世界大战期间发展起来的。把可靠性理论应用 在机械设计方面的研究始于20世纪60年代，首先 应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到 民用工业。对于一个复杂的产品来说，为了提高 整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个 零部件的性能来达到；这样就使得产品的造价昂 贵，有时甚至难以实现，例如对于由几万甚至几 十万个零部件组成的很复杂的产品。
因此它对开发新产品，改造旧产品和提高产品 的市场竞争能力有着十分重要的作用。 设计方法学的研究内容包括：分析设计过 程及各设计阶段的任务；研究解决设计问题的 逻辑步骤和应遵循的工作原则；研究并促进各 种创新技法在设计中的运用；通过各种现代设 计理论和方法在设计中的应用, 实现产品的科学 合理设计, 提高产品的竞争能力；深入分析各种 类型设计特点，有针对性地进行设计；利用系 统工程方法编制设计信息库等。
随后，出现了手动游标、图形输入板等多种形 式的图形输入设备。随着超大规模集成电路制 成的微处理器和存储器件的出现和计算机工作 站的问世，使CAD技术在中小型企业得到普 及。随着CAD技术向标准化、集成化、智能化 方向发展，出现了计算机集成制造系统。随着 固化技术、网络技术、多处理机、智能技术和 并行处理技术的应用，使CAD技术正在趋自动 化和智能化，并在机械设计、机器人、工厂自 动化、电子电气、软件开发、服装业、出版 业、土木建筑、地质等各个领域得到广泛应 用。
另外，可靠性设计利用概率论和统计学方法， 通过考虑载荷、材料性能、实验结果等随机性 进行可靠性设计，以解决载荷、应力和材料性 能不确定的问题，以取得高可靠性设计结果。 （3）系统性 设计方法学是通过从抽象到具体的发散的 思维方法，以产品的功能、原理、结构为构思 的模型，经过横向变异和纵向综合，由计算机 构造多种可行方案，经评价优选出最佳方案。 创造性设计学是运用创造技法，充分发挥想象 力进行创造性辩证思维，形成新的设计构思。
现代设计理论与方法ppt课件
►4、色彩应体现产品的时代性和消费群体的差 异性。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
五、计算机辅助工业设计（CAID）
►二维： ►Photoshop CorelDRAW freehand
1）数列比例 2）模数比例
2、 均衡与稳定 3、 统一与变化 4、 对比与调和
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三、人机工程学简介
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1、形态要素及其视觉结果
►1、点 ►2、线 ►3、面 ►4、体 ►5、肌理 ►6、立体构成与造型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2、产品造型的美学法则
►1、比例与尺度
4、控制台板设计
►1、显示器的布置
► 1）显示其所在平面应尽量与作业者的视线近于垂 直。
► 2）多个显示器有观察顺序时，应依据从左到右或 从上到下排列。
► 3）显示器与控制器在配置上应形成逻辑联系。 ► 4）显示器指针的零位指向应在上方或左方。
►2、控制器的布置
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
五、计算机辅助工业设计（CAID）
►二维： ►Photoshop CorelDRAW freehand
1）数列比例 2）模数比例
2、 均衡与稳定 3、 统一与变化 4、 对比与调和
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三、人机工程学简介
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1、形态要素及其视觉结果
►1、点 ►2、线 ►3、面 ►4、体 ►5、肌理 ►6、立体构成与造型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2、产品造型的美学法则
►1、比例与尺度
4、控制台板设计
►1、显示器的布置
► 1）显示其所在平面应尽量与作业者的视线近于垂 直。
► 2）多个显示器有观察顺序时，应依据从左到右或 从上到下排列。
► 3）显示器与控制器在配置上应形成逻辑联系。 ► 4）显示器指针的零位指向应在上方或左方。
►2、控制器的布置
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
现代设计方法总结PPT课件
可编辑课件PPT
21
五、智能优化设计
随着与机电一体化相关技术不断的发展， 以及机电一体化技术的广泛使用，我们面 临的将是越来越复杂的机电系统。解决复 杂系统的出路在于使用智能优化的设计手 段。智能优化设计突破了传统的优化设计 的局限，它更强调人工智能在优化设计中 的作用。
可编辑课件PPT
22
实现的手段
4、详细设计
在产品的详细设计阶段，继续深化产品的绿色因素， 进行详细的产品设计。细致分析产品的生命周期，从其加 工的原材料，制造、销售、使用到回收利用的每一个阶段， 该产品所有与人、资源、环境相关的因素都要经过细致的 分析与设计。
绿色设计融入工业设计是工业设计发展的必 然趋势，它会使工业设计理论更为充实，使工业设计更加 符合人类社会发展的要求。在产品设计中提出绿色设计绝 非偶然，它是工业产品设计发展的要求，是符合新世纪绿 色消费浪潮的。
劢力学建模劢态特性计算实物试验模型试验不试验建模机械结构劢力修改30基坑支护劢态设计应用实例31八模块化设计八模块化设计结构模块化设计主要是以功能化的产品结构为基础分览现有的产品在分览中考虑到各个要素的可行性从而在早期就预测到设计中可能会出现的矛盾提高设计的可行性和可靠性降低产品的成32模块化设计在齿轮减速器中的应用34对一定界限内的丌同产品的性能觃格迕行分析得出的一系列的功能模块返些模块成为基础通过对它的选择重新组合构成丌同的产品以满足市场需求
图4 在车型各系统详细设计阶段，相关部门提前渗入
可编辑课件PPT
8
二、虚拟设计
在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复， 往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟 设计的范畴。虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、 结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不 仅继承了传统CAD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能 支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技 术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。 机电产品的虚拟设计要以计算机技术(尤其是计算机网络、通信技术) 为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容: 一是产品模型的建立以及产品设计的优化;二是对产品(包括各部件)的 评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价;三是产品模型以及 相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用 了STEP(产品模型数据交换标准)的格式。 在这些基础上可以建立机电产品虚拟设计系统，该系统集成了 CAD/CAM系统、PDM系统、专家系统以及网络、通讯等系统。
现代设计理论与方法 优化设计
2.1.2 优化设计的一般过程
机械设计的全过程一般可分为：
1.设计问题分析 2.建立优化设计的数学模型。 3.选择适当的优化方法。 4.编写计算机程序，计算择优。
2.1.3 优化设计的数学模型 1、建立数学模型的基本原则 数学模型的建立要求确切、简洁的反映 工程问题。 2、数学模型的三要素 设计变量、目标函数、约束条件。
2.1.3 优化设计的数学模型 3、优化设计数学模型建立实例 1）设计变量的确定
决定机构尺寸的各杆长度，以及当摇杆按已 知运动规律开始运动时，曲柄所处的位臵角φ0 为设计变量。
X [ x1
x2
x3
x4
x 5 ] [ l1 l 2 l 3 l 4 0 ]
T
T
2.1.3 优化设计的数学模型 3、优化设计数学模型建立实例 2）目标函数的建立
2.1.5 优化问题数学模型的求解方法
1）图解法的求解的步骤
（1）确定设计空间；
（2）作出约束可行域；
（3）画出目标函数的一簇等值线； （4）最后判断确定最优点。
2.1.5 优化问题数学模型的求解方法 2）图解法的求解实例
生产甲产品一件获利60元，生产乙产品一 件获利120元，受条件约束，如何安排生产可获 最大利润？ 目标函数：f（X）＝一60x1一120x2
ar) 2 l2l3
2
] 0
2.1.3 优化设计的数学模型 3、优化设计数学模型建立实例 设计变量的确定
X [ x1 x2 x3 x4 x 5 ] [ l1
T
l2
l3
l4 0 ]
T
考虑到机构的杆长按比例变化时，不会改 变其运动规律，因此在计算时常取l1=1 ，而其 他杆长按比例取为l1 的倍数。
现代设计理论与方法-优化设计.ppt
变异运算用来模拟生物在自然的遗传环境 中由于各种偶然因素引起的基因突变，它以很 小的概率随机地改变遗传基因（表示染色体的 符号串的某一位）的值。在染色体以二进制编 码的系统中，它随机地将染色体的某一个基因 由1变为0，或由0变为1。
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
现代城市设计原理PPT课件
智能化城市设计的趋势
智能交通系统
通过大数据、物联网和人工智能等技 术，优化城市交通布局，提高交通效 率和安全性，减少拥堵和排放。
智能化设施
利用传感器、网络和远程控制等技术 ，实现城市设施的智能化管理，提高 设施的使用效率和安全性。
城市设计与文化遗产保护
保护历史建筑
城市设计应尊重和保护历史建筑和文化遗产，通过合理的改造和利用，使其与现 代城市发展相融合。
智能化设计
利用数字化工具，实现自 动化和智能化的设计流程， 提高设计效率和准确性。
绿色建筑在城市设计中的实践
节能设计
采用绿色建筑材料和节能 技术，降低建筑能耗，提 高能源利用效率。
生态化设计
注重建筑与周围环境的融 合，利用自然条件，如采 光、通风等，减少对环境 的负面影响。
可再生能源利用
利用太阳能、风能等可再 生能源，减少对化石能源 的依赖，降低碳排放。
THANKS
感谢观看
城市设计的基本原则
人本原则
以人的需求和体验为核 心，创造宜居、便捷、
舒适的城市环境。
生态优先原则
保护和改善城市生态环 境，实现人与自然的和
谐共生。
文化传承原则
尊重和保护城市的历史 文化，彰显城市特色和
魅力。
创新发展原则
运用先进理念和技术手 段，推动城市设计的创
新与发展。
城市设计的要素与流程
要素
空间形态、景观形象、建筑风格、交通组织、绿化配置等。
案例三：美国波特兰的城市设计
总结词
创新、个性、包容
详细描述
波特兰是美国最具创新性的城市之一，其城市设计充 分体现了这一特点。波特兰鼓励市民参与城市规划， 许多创新项目都是由市民发起并实施的。个性是波特 兰的另一个特点，该市拥有众多独特的社区和建筑风 格，展现了城市的多元化。包容性是波特兰城市设计 的核心价值观之一，该市积极吸引不同背景的人群， 并在城市规划中充分考虑了各类人群的需求。
现代设计理论与方法 有限元法
5.1
3. 整体分析
概述
利用节点变形协调条件和结构力的平衡 条件各个单元按原来的结构重新连接起来， 形成整体的有限元方程。
4. 添加约束条件
上面形成的整体有限元方程，在求解时需 要已知约束以及边界条件，所以准确地添加 约束和边界条件是求解的关键之一。
5.1
5. 有限元方程求解
概述
求解各节点的位移、应力、应变等。
5.2.2
2. 虚功原理法
单元特性的推导方法
位移函数：（用多项式逼近的线性多项式）
u u( x, y ) 1 2 x 3 y v v( x, y ) 4 5 x 6 y
位移列阵：
u 1 x {d } v 0 0
单元特性的推导方法
建立刚度矩阵的方法：
直接刚度法、虚功原理法、能量变分法、 加权残数法。
5.2.2
1. 直接刚度法
单元特性的推导方法
分析对象:桁架,刚架和受剪杆板式结构.
研究的基础:杆,梁以及受剪板 一般情况，研究对象可能并不是由杆、梁板 直接组成，但是在离散化之后，可以将其分解为 这些基本单元。对于结构的分析，是以位移为基 本未知量进行的，位移包括线位移和角位移，而 这种研究的方法称为直接刚度法。 单元分析的实质是建立节点力和节点位移之 间的关系，然后得到单元刚度矩阵，以便进行计 算机分析或者计算。
5.1
概述
从单纯结构力学计算发展到求解许多物理场问题 有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发 展而来，逐步推广到梁、壳和实体等连续体固体 力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值分 析方法。 有限元方法已发展到流体力学、温度场、电 传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最 近又发展到求解几个交叉学科的问题。
现代设计方法 PPT
4
学习现代设计方法的是主要任务
学习现代设计方法的最主要任务是：掌 握现代设计的理论与原理，了解其作用与局 限性，并学会用客观存在解决工程实际问题。
5
3 产品设计理论与方法
3.1 概述 3.2 产品设计相关因素 3.3 产品设计程序
6
3.1 概述 •产品设计的范畴
1、工业设计的定义 就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术 知识，经验及视觉感受，而赋予材料，结构，构 造，形态，色彩，表面加工，装饰以新的品质和 规格，叫做工业设计。还包括了工业设计师对包 装，宣传，展示，市场开发等问题的解决付出自 己的技术知识和经验以及视觉评价能力。
1、产品设计与工艺美术的联系
工业设计源于手工艺和纯艺术，其表象特征 与艺术极为相似。在产品设计中，要运用一些美 术创作的规律和手法，其目的是为了加深对所设 计产品形象的理解和认识，以及这种理解和认识 的恰当表达，这种表达是功能与形式的统一，内 容与画面的统一。
9
3.1 概述
2、产品设计与工艺美术区别 1)创造过程的不同 产品的设计过程是一个科学的，有计划的，有组 织的创造过程，而工艺美术可凭一时的灵感触发。 2)设计对象的不同 产品设计的对象是实用产品，使用功能是决定性 的，是第一位的，形式是服从性的；艺术品是一种精 神产物，只能满足人们的心理需求，达不到实用功能 的目的。 3)特性的不同 产品设计具有商品特性；不同于那些只能在沙龙 10 上为少数人观赏的单件工艺美术品。
14
3.2 产品设计相关因素
３、功能与形式 产品设计中，原则前提是：首先是功能决 定形式，形式服从功能。同时，在这样的原则前 提下，不反对在符合功能要求下对产品的必要的 美化。
15
3.2 产品设计相关因素 •技术、经济因素
现代设计方法ppt课件
优化设计
可靠性设计
有限元法
工业造型设计
创新设计
虚拟设计
价值工程
并行工程
模块化设计
反求工程
相似性设计
健壮性设计
智能设计
绿色设计
动态设计
6、学习现代设计方法的意义 1)了解现代设计的特点、技术体系、现代设计的基本理念和
思路； 2)重点掌握一些应用广泛、实用性强的设计方法(包括产品系
统化设计方法、优化设计、可靠性设计和有限元方法等)的理论 和应用过程；
(3)技术设计阶段
(4)施工设计阶段 。
2）设计方法
设计方法是指达到预定设计目标的途径。在很长的一段时间内，
工程设计方法多采用直觉法、类比法及以古典力学、数学和经
验数据为基础的半经验设计法，设计中反复多，周期长。20世
纪70年代以后，随着计算方法、控制理论、系统工程、价值工
程、创造工程等学科理论的发展以及电子计算机的广泛应用，
经验方法则需要有资料数据库，调用数据库可以得到现有同 类机具的各种参数。
实际上，在设计中常常是3种方法同时应用，例如理论计算所 输入的数据有时就依靠试验得到，而理论模型的仿真程度往往借 助于试验来验证，一个好的理论模型，往往要经过理论分析和试 验研究几次反复修正才能得到。
四、农机理论分析的一般特点
现代设计方法
主讲：陶栋材
湖南农业大学工学院 2016年3月
第一章 概论
第一节 设计的基本概念
1、设计的概念与内涵 设计是人类改造自然的基本活动之一。它与人类的生产
活动及生活紧密相关。 1）什么是设计?
狭义理解：在正式做某项工作之前，根据一定的目的和要 求，预先制定方法、图样等”
广义理解：设计是指为了达到某一特定目的，从构思到建 立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的 系列行为。
相关主题