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数字孪生制造装备高可用运行协同的计算方法
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作者 丁国富 刘名远 +3 位作者 谢家翔 张剑 张海柱 郑庆 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第1期194-204,共11页
在数字孪生技术中,复杂模型和生产逻辑的运行会消耗大量资源,且硬件能力与用户需求存在差异,进而导致模拟精度和实时性难以得到保证,降低系统可用性.为此,提出一种可视化与逻辑运算协同处理的数字孪生制造装备实时同步计算框架.首先,根... 在数字孪生技术中,复杂模型和生产逻辑的运行会消耗大量资源,且硬件能力与用户需求存在差异,进而导致模拟精度和实时性难以得到保证,降低系统可用性.为此,提出一种可视化与逻辑运算协同处理的数字孪生制造装备实时同步计算框架.首先,根据车间多维度信息构建设备数字模型,考虑硬件能力和用户个性化计算需求,提出可配置、自适应的系统环境映射方法以修正模拟保真度,确保孪生装备的实时准确运行,并以光照环境映射为例说明其流程;然后,提出基于仿真的六自由度机械手运动逻辑解算算法,将渲染帧时作为仿真时钟推进步长,保证模型运动准确以及可视化与解算同步,并将算法泛化,以应用到其他多体设备中;最后,基于Web设计并开发数字孪生车间建模仿真云平台,以六自由度机械手与某转向架构架加工车间为应用对象对所提方法进行验证.结果表明:随着映射保真度自适应下降,模拟响应速度提升45%,同时GPU和CPU的资源利用率有效降低;证明本文所提方法可实现资源合理配置与系统高效计算,并减少误差累计,是一种高可用的实时协同计算方法. 展开更多
关键词 数字孪生车间 制造装备 高可用 协同计算 环境映射 运动逻辑解算
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城市轨道交通工程BIM技术综述 被引量:29
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作者 农兴中 史海欧 +3 位作者 袁泉 曾文驱 郑庆 丁国富 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期451-460,F0002,共11页
城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM(building information modeling)技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键.详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市... 城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM(building information modeling)技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键.详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市轨道交通领域BIM技术的研究和应用现状,包括4种主要应用模式:面向建造、面向协同设计和分析、基于商业软件平台、基于开放式平台的BIM工程.在分析当前研究及应用不足的基础上,归纳城市轨道交通工程中BIM技术面临的三大问题挑战:全生命周期大量模型共享的统一性问题;基于BIM的多专业、多CAD/CAE软件协同问题;全生命周期海量信息数字化、高效率、低成本管理与应用问题.为弥补现有不足、解决城市轨道交通工程中BIM技术所面临的问题,提出城市轨道交通工程BIM技术发展的主要趋势:面向全生命周期一体化协同管理及平台、基于BIM的多专业正向协同三维设计、面向智能建造和运维的BIM规范性设计、基于IFC(industry foundation class)的BIM表达与共享、BIM技术与信息化的深度融合. 展开更多
关键词 城市轨道交通 建筑信息模型 研究现状 挑战与趋势
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基于约束网络的高速列车车体关联设计技术研究 被引量:1
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作者 邱红铭 韩鑫 +1 位作者 张剑 张海柱 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第10期96-99,共4页
针对现有高速列车车体缺乏对多样化、个性化需求快速响应设计方法的研究,采用Top-down设计思想,提出一种基于约束网络的高速列车车体关联设计方法。通过关联设计实现装配信息变更影响在车体多层级骨架模型中自顶向下自动传递,并建立约... 针对现有高速列车车体缺乏对多样化、个性化需求快速响应设计方法的研究,采用Top-down设计思想,提出一种基于约束网络的高速列车车体关联设计方法。通过关联设计实现装配信息变更影响在车体多层级骨架模型中自顶向下自动传递,并建立约束网络模型关联产品功能、性能、结构等多域特征信息,实现需求驱动的高速列车车体快速设计。以某车体侧墙模块设计为例,验证了该方法不但实现需求驱动的车体快速设计,而且通过建立显式的多域特征信息影响传播机制,保证多域特征参数变更设计的正确性。 展开更多
关键词 关联设计 约束网络 高速列车车体 骨架模型 自顶向下
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面向虚拟样机设计的产品属性提取研究 被引量:5
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作者 丁国富 闫开印 +2 位作者 张卫华 颜文辉 王廷 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期14-20,共7页
针对虚拟样机分析模型中存在的问题,综合考虑产品设计和性能分析,提出了研究虚拟样机的集成框架;提出一种直接从产品设计模型中抽象产品分析模型,并提取相关性能数据的思路和方法。用CAXA作为计算机辅助设计建模和模型属性提取工具,详... 针对虚拟样机分析模型中存在的问题,综合考虑产品设计和性能分析,提出了研究虚拟样机的集成框架;提出一种直接从产品设计模型中抽象产品分析模型,并提取相关性能数据的思路和方法。用CAXA作为计算机辅助设计建模和模型属性提取工具,详细研究了模型一体化的技术过程,着重研究了机械多体系统模型中刚体、约束、力元等组成部分属性的提取,将后续样机的分析和测试与产品设计充分结合,实现了样机模型数据传递的无缝和一体化,解决了各种性能分析工具中重复建模的问题。 展开更多
关键词 虚拟样机 计算机仿真 多体系统 计算机辅助设计
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基于数字图像的数控雕刻技术研究 被引量:7
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作者 阎开印 黄辉 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第8期206-208,共3页
通过对图像格式识别与输入、图像质量改善、图像边缘提取和增强,进行了基于图像的数控雕刻系统研究。着重研究了直接图像影像加工和图像边缘加工两种加工方法,给出了它们的具体思路和方法,并结合PC+运动控制器的开放式数控加工思路,研... 通过对图像格式识别与输入、图像质量改善、图像边缘提取和增强,进行了基于图像的数控雕刻系统研究。着重研究了直接图像影像加工和图像边缘加工两种加工方法,给出了它们的具体思路和方法,并结合PC+运动控制器的开放式数控加工思路,研制了基于图像的数控雕刻系统,仿真和实际加工表明,该系统能够获得满意的加工效果。 展开更多
关键词 图像处理 直接图像影像加工 图像边缘加工 数控雕刻
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基于虚拟样机的动力减振镗杆设计研究 被引量:4
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作者 谢斌斌 赵淑军 +2 位作者 李萍奎 马术文 丁国富 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第10期1408-1411,1416,共5页
针对深孔瓶腔零件加工难题,采用动力减振方式设计一套大长径比的镗杆。在理论模型的分析基础上,初步设计镗杆结构。对于不能作为设计变量的参数,则设计几组相关参数,利用虚拟样机技术分别建立仿真模型,通过仿真对减振效果进行比较。从... 针对深孔瓶腔零件加工难题,采用动力减振方式设计一套大长径比的镗杆。在理论模型的分析基础上,初步设计镗杆结构。对于不能作为设计变量的参数,则设计几组相关参数,利用虚拟样机技术分别建立仿真模型,通过仿真对减振效果进行比较。从而确定性能最优的模型;对于可作为设计变量的参数,则利用ADAMS的优化计算,确定系统的最佳参数。然后根据最佳的参数设计镗杆。最后,对减振镗杆进行切削实验,验证减振效果。通过切削实验对比,减振镗杆镗孔的质量要明显好于普通镗杆,并在实际生产中解决了一个深孔瓶腔零件的加工问题。 展开更多
关键词 虚拟样机 动力减振 深孔瓶腔零件 镗杆设计
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基于三维布局的多级装配模型设计方法研究 被引量:1
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作者 朱朋飞 黎荣 +2 位作者 张整新 张小英 丁国富 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第8期1141-1144,共4页
为了更有效支持复杂产品的设计,在自顶向下(Top-Down)设计的理论基础上,提出一种基于三维布局的多级装配模型设计方法。多级装配模型包括两个层级:布局模型层和详细模型层。布局模型用基准几何元素表达零部件的相对空间位置,用凸包表达... 为了更有效支持复杂产品的设计,在自顶向下(Top-Down)设计的理论基础上,提出一种基于三维布局的多级装配模型设计方法。多级装配模型包括两个层级:布局模型层和详细模型层。布局模型用基准几何元素表达零部件的相对空间位置,用凸包表达零部件的空间外形。布局模型层的设计结果是三维布局骨架模型,设计者对三维布局骨架模型进行详细设计即可得到最终的详细模型。基于CATIA平台,以高速列车转向架为例,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 自顶向下设计 三维布局模型 骨架
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圆弧头立铣刀端刃CNC磨削仿真技术研究 被引量:6
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作者 刘建军 黎荣 +2 位作者 程雪锋 金晓波 丁国富 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2012年第10期84-89,共6页
介绍一种圆弧头立铣刀端刃的通用建模及CNC磨削仿真技术。运用空间矢量旋转原理,对过中心和不过中心端齿刃线建立通用数学模型。基于所建立的精确刃线数模,研究了立铣刀端刃前、后刀面的磨削加工工艺并计算出砂轮的运动轨迹和刀轴矢量... 介绍一种圆弧头立铣刀端刃的通用建模及CNC磨削仿真技术。运用空间矢量旋转原理,对过中心和不过中心端齿刃线建立通用数学模型。基于所建立的精确刃线数模,研究了立铣刀端刃前、后刀面的磨削加工工艺并计算出砂轮的运动轨迹和刀轴矢量。开发了五轴数控磨床的后置处理程序和基于VERICUT软件的虚拟仿真环境,加工出三类不同齿数的立铣刀端齿模型,对获得的刀位数据正确性进行了验证。以两齿过中心的四齿平底立铣刀为例,通过测量仿真模型和加工实物的结构参数并与设计参数进行对比,验证了提出的磨削仿真技术的可行性。 展开更多
关键词 端刃过中心 空间矢量旋转 后置处理 VERICUT软件 磨削仿真
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低成本IMU与RFID技术结合的AGV实时定位方法研究 被引量:2
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作者 王爽 石朝 +1 位作者 曾大懿 邹益胜 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第5期269-272,共4页
针对低成本惯性测量单元(IMU)在室内定位应用中普遍存在漂移严重、精度较低等问题,通过实验分析低成本传感器误差特点,并提取其定位误差特征,提出一种基于低成本IMU的自动导引车(AGV)室内实时定位误差补偿方法,以提高其定位精度。为解... 针对低成本惯性测量单元(IMU)在室内定位应用中普遍存在漂移严重、精度较低等问题,通过实验分析低成本传感器误差特点,并提取其定位误差特征,提出一种基于低成本IMU的自动导引车(AGV)室内实时定位误差补偿方法,以提高其定位精度。为解决惯性导航位置解算存在累积误差的问题,将RFID电子标签作为参考节点,实现累积误差的定期消除,进一步提高AGV的定位精度。实验验证表明,相较于单纯使用低成本IMU定位,这里方法定位精度提高了31%。 展开更多
关键词 AGV 室内定位 惯性定位 RFID 组合定位
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需求驱动的高速列车动力学性能设计方法研究 被引量:1
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作者 王家鑫 陈思益 武浩远 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第11期59-63,共5页
高速列车经过多年的发展,已经形成了一系列成熟的车型。但不同运用条件对高速列车功能、特征、性能的需求也不同。在高速列车动力学性能设计过程中,传统的设计模式不能及时地响应用户需求,降低设计效率。因此,从需求角度出发,针对高速... 高速列车经过多年的发展,已经形成了一系列成熟的车型。但不同运用条件对高速列车功能、特征、性能的需求也不同。在高速列车动力学性能设计过程中,传统的设计模式不能及时地响应用户需求,降低设计效率。因此,从需求角度出发,针对高速列车动力学性能,开展了需求驱动的高速列车动力学性能设计方法的研究。通过需求与设计的映射机制,将需求映射到设计中;基于映射结果,通过对动力学参数进行设计来实现对动力学性能设计,最后获取设计结果,满足设计需求。最后通过实例计算,验证了设计方法的可行性。 展开更多
关键词 高速列车 动力学性能 需求驱动
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面向概念设计的拆卸序列生成方法研究
11
作者 马骥 黎荣 +3 位作者 张海柱 朱朋飞 阎开印 丁国富 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第5期667-671,共5页
为了缩小产品拆卸序列筛选范围,简化拆卸序列计算方法,最终获得合理的目标拆卸序列,将骨架概念模型引入自顶向下产品设计过程中。骨架模型还包含了支持可拆卸分析的工程语义信息;将产品层次关系用无向图来表示,基于无向图转化所得的邻... 为了缩小产品拆卸序列筛选范围,简化拆卸序列计算方法,最终获得合理的目标拆卸序列,将骨架概念模型引入自顶向下产品设计过程中。骨架模型还包含了支持可拆卸分析的工程语义信息;将产品层次关系用无向图来表示,基于无向图转化所得的邻接矩阵、拆卸工程语义集合和骨架模型,快速准确地生成拆卸序列,实现产品早期研发阶段的可拆卸分析。 展开更多
关键词 拆卸序列 骨架模型 概念设计 TOP-DOWN设计
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基于偏差调节法的蠕变时效成形回弹补偿研究 被引量:4
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作者 卓德志 谢延敏 +2 位作者 熊文诚 唐维 黄仁勇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期553-557,共5页
为解决蠕变时效成形后板料回弹较大的问题,基于偏差调节法,在不同补偿方向建立了考虑水平方向偏差的模具型面修正方案.利用ABAQUS软件建立了板料成形的有限元模型并对成形过程进行了模拟,并分别用偏差调节法和改进后的方法通过反复迭代... 为解决蠕变时效成形后板料回弹较大的问题,基于偏差调节法,在不同补偿方向建立了考虑水平方向偏差的模具型面修正方案.利用ABAQUS软件建立了板料成形的有限元模型并对成形过程进行了模拟,并分别用偏差调节法和改进后的方法通过反复迭代对构件进行回弹补偿.结果表明,使用偏差调节法至少需要5次迭代才能使构件满足成形精度要求,而考虑水平偏差的方法仅需要3次,而且获得的构件的精度更高.研究表明考虑水平偏差的方法具有收敛速度快、成形精度高的特点. 展开更多
关键词 时效成形 回弹 模面修正 补偿方向
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基于虚拟原型的机械多体系统建模可视化 被引量:5
13
作者 丁国富 邹益胜 +1 位作者 张卫华 高照学 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期793-799,共7页
针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,提出一种直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和空间拓扑结构的理论和方法·将设计模型按照多体系统空间拓扑结构描述,直接映射为抽象的可视模型,并... 针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,提出一种直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和空间拓扑结构的理论和方法·将设计模型按照多体系统空间拓扑结构描述,直接映射为抽象的可视模型,并以此向求解模型过渡,从而最终获得对多体系统运动学和动力学的求解,使虚拟样机过程能在短时间内得以成功实施,达到整机动态性能分析的目的,获得满意的结果·最后,通过一个典型的机车车辆模型验证了文中方法的可行性· 展开更多
关键词 虚拟原型 多体系统 可视化 系统集成
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列车运行动态仿真研究 被引量:8
14
作者 丁国富 张卫华 +1 位作者 刘伯兴 池茂儒 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第8期1697-1700,共4页
针对列车在轨道线路上运行是一个动力学过程,本文研究了列车动力学的计算机仿真。扩展过去的数值仿真模式,从集成综合仿真的角度,建立了数值、几何简化模型和运动模拟相结合的直观仿真方法,给出了数学、列车几何模型和线路等相关模型的... 针对列车在轨道线路上运行是一个动力学过程,本文研究了列车动力学的计算机仿真。扩展过去的数值仿真模式,从集成综合仿真的角度,建立了数值、几何简化模型和运动模拟相结合的直观仿真方法,给出了数学、列车几何模型和线路等相关模型的建立方法和相互之间的数据协调方式,并对列车的基于图象帧的动态仿真理论进行了深入的研究,形成了列车动力学综合仿真集成软件,在使用过程中得到了良好的评价。 展开更多
关键词 计算机仿真 列车动力学 可视化 计算机图形学 机车车辆
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伸缩式双刃深孔镗刀设计及有限元分析 被引量:11
15
作者 黄丽 赵淑军 +2 位作者 张文光 张吉辉 丁国富 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第11期6-8,共3页
针对外小内大的深孔瓶腔加工难题,设计了一种伸缩式双刃深孔镗刀系统。运用ANSYS有限元法,对设计的双刃镗刀系统及目前使用的单刃镗刀系统的简化模型进行了有限元分析,得到两种简化模型的前四阶固有频率、振型以及幅值-频率响应曲线,并... 针对外小内大的深孔瓶腔加工难题,设计了一种伸缩式双刃深孔镗刀系统。运用ANSYS有限元法,对设计的双刃镗刀系统及目前使用的单刃镗刀系统的简化模型进行了有限元分析,得到两种简化模型的前四阶固有频率、振型以及幅值-频率响应曲线,并将二者结果进行比较,证明了伸缩式双刃镗刀系统的正确性及可行性。 展开更多
关键词 伸缩式双刃镗刀 深孔镗削 振动 有限元分析
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虚拟数控铣床加工过程仿真研究 被引量:7
16
作者 高照学 丁国富 邹益胜 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2004年第9期113-114,117,共3页
基于虚拟柔性制造系统,着重从几何仿真的角度对数控铣床模型的建造和加工过程仿真的有关问题进行了研究。在建模过程中重点研究了数控铣床模型的简化、基于OpenGL和Pro/E的格式转换,并在虚拟仿真环境中,根据铣床的构造特点,建立了铣床... 基于虚拟柔性制造系统,着重从几何仿真的角度对数控铣床模型的建造和加工过程仿真的有关问题进行了研究。在建模过程中重点研究了数控铣床模型的简化、基于OpenGL和Pro/E的格式转换,并在虚拟仿真环境中,根据铣床的构造特点,建立了铣床的虚拟模型;在加工仿真过程中,针对铣床加工过程,对数控铣床的多轴联动机制进行了约束和定义,并对数控代码进行了分解,采用数字脉冲的驱动方式,成功模拟了加工过程的直线和圆弧等常用插补,形成工件轮廓。 展开更多
关键词 虚拟制造 加工仿真 数控代码 虚拟平台
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机车车辆-轨道耦合动力学实时仿真模式研究 被引量:4
17
作者 丁国富 翟婉明 刘伯兴 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2003年第2期238-241,246,共5页
机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统,而且在几何结构上也是一个复杂的系统。本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上,从仿真计算机体系结构和系统集成的角度,研究了几种考虑数值计算和可视化... 机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统,而且在几何结构上也是一个复杂的系统。本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上,从仿真计算机体系结构和系统集成的角度,研究了几种考虑数值计算和可视化的综合实时仿真的方法,探讨了多线程技术、DDE技术和分布式仿真技术和计算机网络在机车车辆-轨道耦合动力学仿真中的应用,结果表明,几种方法是可行的,尤其基于DCOM仿真技术和基于离线计算的数据文件共享是很有前途的方法。 展开更多
关键词 机车车辆 轨道耦合 动力学 实时仿真模式 计算机仿真 可视化 分布式仿真
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管道弯制CAD/CAM系统的设计与实现 被引量:2
18
作者 段春辉 丁国富 +1 位作者 张吉辉 高照学 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第5期204-206,209,共4页
对管道弯制涉及的问题进行了分析,描述了管道弯制CAD/CAM系统整体框架,提出系统模块划分方案;给出了由管道XYZ坐标到YBC坐标的转换算法,结合管道回弹和延伸特性,建立了回弹延伸补偿算法,对弯管数据进行了修正补偿,并生成精确下料尺寸;... 对管道弯制涉及的问题进行了分析,描述了管道弯制CAD/CAM系统整体框架,提出系统模块划分方案;给出了由管道XYZ坐标到YBC坐标的转换算法,结合管道回弹和延伸特性,建立了回弹延伸补偿算法,对弯管数据进行了修正补偿,并生成精确下料尺寸;根据工艺条件和碰撞因素,分别从可弯制性初步分析和仿真分析两个层次对管道的可弯制性进行了分析;利用Visual C++编程工具和OpenGL图形库对系统进行了实现。目前系统已成功投入运行。 展开更多
关键词 管道弯制 计算机辅助设计/计算机辅助制造 回弹延伸补偿 可弯制性 仿真分析
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面向虚拟样机的车辆转向架设计自动化及属性获取 被引量:2
19
作者 闫开印 张卫华 +1 位作者 李晓兵 丁国富 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期13-17,共5页
样机数字化模型和性能虚拟试验是铁路机车车辆虚拟样机工程的核心。围绕铁路机车车辆虚拟样机的产品模型,在开放式的CAD平台上,采用模块化和组件的技术思想,以机车车辆关键部件转向架为对象,研究机车车辆产品三维参数化设计的自动化方... 样机数字化模型和性能虚拟试验是铁路机车车辆虚拟样机工程的核心。围绕铁路机车车辆虚拟样机的产品模型,在开放式的CAD平台上,采用模块化和组件的技术思想,以机车车辆关键部件转向架为对象,研究机车车辆产品三维参数化设计的自动化方法。由模型数据基于Parasolid的数据交换,将模型无缝转到CAX-A的CAD系统,并获取零部件的属性数据。在CAD设计软件SolidWorks系统中,用户通过客户应用程序对组件对象模型及其属性进行操作;在自己开发的应用软件中实现诸如选择、创建实体、零件调入等功能。运用这些功能,可以方便地操纵CAD软件内部的几何实体,进行参数控制,从而实现零件和装配的自动化设计。 展开更多
关键词 虚拟样机 设计自动化 机车车辆 转向架
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基于组件的虚拟原型下的多体动力学仿真研究 被引量:2
20
作者 王颋 丁国富 +2 位作者 张卫华 闫开印 许明恒 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期643-648,共6页
通过分析机械系统多体动力学解算模型特点,从机械产品的协作开发与仿真角度,研究了基于组件方法建立机械系统虚拟原型,提出利用MVC设计模式构建多体动力学解算仿真模型。这种解算模式,实现了多体动力学解算仿真中,模型与解算逻辑的分离... 通过分析机械系统多体动力学解算模型特点,从机械产品的协作开发与仿真角度,研究了基于组件方法建立机械系统虚拟原型,提出利用MVC设计模式构建多体动力学解算仿真模型。这种解算模式,实现了多体动力学解算仿真中,模型与解算逻辑的分离,维护了系统仿真中构件、铰约束、力元等组件的状态一致性。利于在不同的解算逻辑下组件和仿真方案的配置,方便了基于组件的协同开发与仿真。结果表明,基于组件的机械虚拟原型模型与多体动力学MVC仿真模型是可行的。 展开更多
关键词 虚拟样机 仿真模型 多体动力学 设计模式 CAE UML
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