現(xiàn)代設(shè)計方法.課件

1、現(xiàn) 代 設(shè) 計 方 法寧夏大學(xué) 機械工程學(xué)院朱學(xué)軍Modern Design MethodologyREVIEW第一章 緒論1. 從傳統(tǒng)設(shè)計到現(xiàn)代設(shè)計自動設(shè)計綜合而言:手工設(shè)計靜態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計安全設(shè)計優(yōu)化設(shè)計并行設(shè)計串行設(shè)計定性設(shè)計定量設(shè)計人類設(shè)計經(jīng)歷的階段直覺設(shè)計階段經(jīng)驗設(shè)計階段半理論半經(jīng)驗設(shè)計階段2. 現(xiàn)代設(shè)計的主要特點 系統(tǒng)性: 2種體系,即:設(shè)計方法學(xué)、創(chuàng)造性設(shè)計法。 社會性：面向市場、面向社會解決產(chǎn)品生命周期中的問題。創(chuàng)造性：發(fā)散思維、激勵創(chuàng)新，獲取最優(yōu)方案，改變品質(zhì)。 最優(yōu)化：規(guī)劃建模，選擇方法，定性、定量地尋求最優(yōu)解。 動態(tài)化：多變量、離散化的可靠性設(shè)計，逼近實際工況。宜人性：內(nèi)

2、在品質(zhì)實用性與外觀質(zhì)量的藝術(shù)性相結(jié)合。智能化：信息的綜合運用，高智能化的產(chǎn)品。仿人、仿生 CA化：CAD、CAPP、CAM、CAE、PDM CIMS 第一章 緒論3. 機械產(chǎn)品設(shè)計1） 現(xiàn)代機械信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)、控制動力學(xué)任務(wù)機電一體化伺服系統(tǒng)Servo system: a kind of automatic control system, which can be used to control displacement or angle of a machine.第一章 緒論3. 機械產(chǎn)品設(shè)計第一章 緒論2）設(shè)計類型：開發(fā)性設(shè)計適應(yīng)性設(shè)計變型設(shè)計3）機械產(chǎn)品的設(shè)計過程：五個階段產(chǎn)品規(guī)劃(概念設(shè)

3、計)總體方案設(shè)計結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)施工設(shè)計(工藝設(shè)計)改進設(shè)計第一章 緒論4. 價值工程（VE）定義：力求以最低壽命周期費用，可靠地實現(xiàn)產(chǎn)品或作業(yè)的必要功能，籍以提高其價值，是著重于功能研究的、有組織的活動。中心：功能分析是核心；創(chuàng)造是關(guān)鍵；信息是基礎(chǔ)物品的用途、功用，即性能和機能。價值工程追求的是用戶所需的必要功能。功能：C=C1+C2 （C：壽命周期成本；C1：生產(chǎn)成本； C2：使用成本）壽命周期成本：第一章 緒論5. 并行工程（Concurrent Engineering CE）定義： 1988年，美國國防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）發(fā)表R338 報告： 并行工程（CE）是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程

4、（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。 這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報廢）中所有的因素，包括質(zhì)量、成本、進度與用戶需求。注：支持過程 包括對制造過程的支持（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計，生產(chǎn)計劃制定）和使用過程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護，售后服務(wù)，產(chǎn)品報廢后的處理） CE的核心是產(chǎn)品及其相關(guān)過程（加工工藝、裝配、檢測、質(zhì)量控制、銷售、售后服務(wù)）設(shè)計的集成。 各活動間的關(guān)系可歸納為：串行依賴、并行獨立、交互耦合?；咎卣髦饕夹g(shù)特點 產(chǎn)品開發(fā)過程的并行重組 支持并行設(shè)計的群組工作方式 統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型 基

5、于時間的決策 分布式的軟、硬環(huán)境 開放式的系統(tǒng)界面 縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期4060%；提高設(shè)計質(zhì)量（早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上，產(chǎn)品報廢及反復(fù)工作減小75%）；制造成本下降3040% 。CE的效益5. 并行工程（Concurrent Engineering CE）第二章 設(shè)計方法學(xué)1. 主要研究內(nèi)容 設(shè)計方法學(xué)是用系統(tǒng)觀點研究產(chǎn)品的一般設(shè)計進程、設(shè)計規(guī)律、設(shè)計思維、工作方法、設(shè)計工具的綜合性學(xué)科。 對具體的產(chǎn)品設(shè)計而言，具有方法論的性質(zhì)。目的是指導(dǎo)設(shè)計師應(yīng)用先進的設(shè)計方法開發(fā)、創(chuàng)新，設(shè)計出高性價比的產(chǎn)品。2. 主要研究對象設(shè)計對象：能夠?qū)崿F(xiàn)一定技術(shù)過程的技術(shù)系統(tǒng)。設(shè)計進程：設(shè)定技術(shù)過程、劃

6、定技術(shù)系統(tǒng)邊界、功能分解及求解。設(shè)計評價：多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃最佳設(shè)計方案的確定。設(shè)計思維：激發(fā)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的能力和方法。設(shè)計工具：信息集約 Database，調(diào)用、參考?，F(xiàn)代設(shè)計理論和方法應(yīng)用：完善方法論，推廣、應(yīng)用。第二章 設(shè)計方法學(xué)3. 技術(shù)系統(tǒng)的一般性定義技術(shù)系統(tǒng)：針對作業(yè)對象,完成某種技術(shù)過程的支持系統(tǒng)。作業(yè)對象：物料(Materiel)、能量(Energy)、信息(Information)。舉例：坯料是作業(yè)對象；加工中心是技術(shù)系統(tǒng)；加工是技術(shù)過程。4. 技術(shù)過程的確定；5 Steps分析作業(yè)對象及其轉(zhuǎn)換要求；分析實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的工作原理；明確實現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件；明確主要技術(shù)過程和其

7、他輔助過程；劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界（工作范圍）。第二章 設(shè)計方法學(xué)5. 技術(shù)系統(tǒng)的功能單元技術(shù)系統(tǒng)所具有的功能，是完成技術(shù)過程的根本特性。作業(yè)單元：轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)；控制單元：采集、處理并輸出控制信息；動力單元：能量的轉(zhuǎn)換、傳遞、分配；檢測單元：反饋信息；結(jié)構(gòu)單元：系統(tǒng)各部分的聯(lián)接、支承。6. 其他環(huán)節(jié)信息集約：產(chǎn)品生命周期相關(guān)環(huán)節(jié)所需信息的集成、分配、共享；調(diào)研預(yù)測：市場、技術(shù)、社會環(huán)境、企業(yè)內(nèi)部；設(shè)計可行的依據(jù)；可行性報告：系統(tǒng)化產(chǎn)品設(shè)計的初步開發(fā)依據(jù)。第二章 設(shè)計方法學(xué)7. 典型系統(tǒng)化設(shè)計的綜合過程并行設(shè)計組技術(shù)、經(jīng)濟社會目標(biāo)評價最優(yōu)方案信息集約調(diào)研預(yù)測可行性報告功能分析功能元求解方案綜合組合方案

8、第三章 優(yōu)化設(shè)計1. 最優(yōu)化與優(yōu)化設(shè)計 最優(yōu)化的概念 使問題的解決在一定程度上達到無可爭議的完善化。 優(yōu)化設(shè)計 以計算機為工具，運用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論尋求復(fù)雜設(shè)計問題最佳方案 的現(xiàn)代設(shè)計方法。 優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容 分析對象，建立正確的數(shù)學(xué)模型； 選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，應(yīng)用計算機求解。第三章 優(yōu)化設(shè)計 構(gòu)成模型的三大要素： 設(shè)計變量：在設(shè)計過程中需不斷修正、一直處于變化狀態(tài) 的基本參數(shù)，直接決定設(shè)計質(zhì)量。 約束條件：一個可行設(shè)計必須滿足的限制條件。 按性質(zhì)分為：性能約束；側(cè)面約束（邊界約束） 按表達式分為：等式約束；不等式約束 目標(biāo)函數(shù)：使設(shè)計得以優(yōu)化的函數(shù)，又稱評價函數(shù)。 2. 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型第三

9、章 優(yōu)化設(shè)計3. 求解優(yōu)化設(shè)計問題的基本方法4. 優(yōu)化設(shè)計的迭代終止準(zhǔn)則 解析解法：利用微分或變分法求解精確理論解 數(shù)值解法：利用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論求解 中心思想：搜索，迭代，逼近 迭代公式：近似解第三章 優(yōu)化設(shè)計5. 偏導(dǎo)數(shù)、方向?qū)?shù)、梯度 偏導(dǎo)數(shù)（ ； ）：是目標(biāo)函數(shù)沿某一坐標(biāo)軸方向函數(shù)值的變化率。 方向?qū)?shù)（ ）：是目標(biāo)函數(shù)在設(shè)計空間任意點p處，沿任意方向S的函數(shù)值變化率。 梯度（ ）： 是由目標(biāo)函數(shù)一階偏導(dǎo)數(shù)組成的列向量； 是等值線上某點處法線方向，也是方向?qū)?shù)取最大值的方向； 是目標(biāo)函數(shù)值變化最快的方向。第三章 優(yōu)化設(shè)計5. 偏導(dǎo)數(shù)、方向?qū)?shù)、梯度 梯度、方向?qū)?shù)的關(guān)系 示例：求 在 處

10、的梯度和方向?qū)?shù)的最大值。 第三章 優(yōu)化設(shè)計6. 無約束求取極值的充要條件 必要條件： 充分條件：正定即：要求HESSIAN 矩陣的行列式，各階主子式的值大于零。 例：求的極小值。正定且故第三章 優(yōu)化設(shè)計7. 凸集、凸函數(shù)和凸規(guī)劃 定義：對任意的一個集合R，若 且有 時， 等式 ，則稱R為一凸集。幾何意義：任意集合R中，若任意兩點連線上的所有元素均屬于 集合R，則稱R 為一凸集。 凸集：第三章 優(yōu)化設(shè)計7. 凸集、凸函數(shù)和凸規(guī)劃 函數(shù)凸性的判斷： 利用不等式判斷：若Rn為凸集，有任意的x1 Rn， x2 Rn，且不等式恒成立，則f(x)是定義在Rn上的凸函數(shù)。若 成立，則f(x)是嚴格凸函數(shù)。

11、 利用Hessian矩陣判斷：若Rn為凸集，f(x)具有連續(xù)二階偏導(dǎo)數(shù)，且H(x)半正定（即: H(x) 各階主子式的值均大于等于0），則f(x)是定義在Rn上的凸函數(shù)。若Hessian矩陣H(x) 正定（即H(x) 各階主子式的值均大于0），則f(x)是定義在Rn上的嚴格凸函數(shù)。第三章 優(yōu)化設(shè)計 例：試判斷是否為凸函數(shù)，其中7. 凸集、凸函數(shù)和凸規(guī)劃凸規(guī)劃：目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)都是定義在凸集上的凸函數(shù)，該優(yōu)化規(guī)劃稱為凸規(guī)劃。 凸規(guī)劃的任一局部最優(yōu)解即為全局最優(yōu)解。第三章 優(yōu)化設(shè)計8. 區(qū)間消去法原理：確定搜索區(qū)間的外推法一維搜索方法：試探法（0.618法）、插值法（二次）第三章 優(yōu)化設(shè)計9.

12、（一階）梯度法：最速下降法第三章 優(yōu)化設(shè)計10 . 共軛梯度法1）共軛方向的基本性質(zhì)2）共軛梯度法的主要特點第三章 優(yōu)化設(shè)計11.Newton 法：對二次型函數(shù)一次收斂算法步驟第三章 優(yōu)化設(shè)計12.變尺度法：擬Newton 法第三章 優(yōu)化設(shè)計13. 復(fù)合形法基本思想： 在可行域中，構(gòu)造具有k個頂點的復(fù)合形（ ）通過頂點函數(shù)值的比較，采用反射、延伸、收縮、壓縮等搜索策略，改變復(fù)合形的形狀，逼近約束最優(yōu)解。算法特點： 是單純形發(fā)的擴展，適用于不等式約束下的優(yōu)化規(guī)劃求解； 屬于直接算法；僅利用頂點函數(shù)值的信息進行尋優(yōu)，算法簡單； 不需要進行一維搜索，存儲量少，收斂速度較慢；第三章 優(yōu)化設(shè)計14. 罰

13、函數(shù)法 將有約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一系列無約束優(yōu)化問題進行求解。（Sequential Unconstrained Minimization Technique - SUMT）算法思想：算法類型： 外點法（外懲法） 內(nèi)點法（內(nèi)懲法）第四章 可靠性設(shè)計一、相關(guān)基礎(chǔ)概念1.可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。環(huán)境約束溫度、介質(zhì)、負載時變隨機事件技術(shù)指標(biāo)精度、穩(wěn)定性2.可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。是產(chǎn)品可靠性的概率度量：Reliability第四章 可靠性設(shè)計一、相關(guān)基礎(chǔ)概念3.可靠性設(shè)計的特點由設(shè)計決定產(chǎn)品固有的可靠度（R的分配、預(yù)測）將設(shè)計

14、變量視為隨機變量并用分布函數(shù)進行描述、計算以強度大于應(yīng)力法則來度量可靠性指標(biāo)用安全度或失效率定量描述產(chǎn)品的可靠性第四章 可靠性設(shè)計4.失效率：(t)失效率曲線與失效類型 （1）早期失效期為遞減型。主要由于設(shè)計、制造、貯存、運輸?shù)刃纬傻娜毕荩约罢{(diào)試、起動不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐伞Ｊ巩a(chǎn)品失效率達到偶然失效期的時間t0稱為交付使用點。 （2）偶然失效期為恒定型。主要由非預(yù)期的過載、誤操作、偶然因素所造成。偶然失效期是能有效工作的時期，稱為有效壽命。 （3）耗損失效期，失效率是遞增型。是由產(chǎn)品已經(jīng)老化、疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的，故稱為耗損失效期。第四章 可靠性設(shè)計5.平均壽命：Me

15、an Life 一批產(chǎn)品從投入運行到發(fā)生失效的平均工作時間。 MTTF：不可修復(fù)產(chǎn)品；從開始使用到發(fā)生失效的平均時間 MTBF：可修復(fù)產(chǎn)品；相鄰兩次故障間工作時間的平均時間6.維修度：Maintain ability 規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品，在規(guī)定時間內(nèi)按規(guī)定程序和方法維修，保持或恢復(fù)到規(guī)定功能狀態(tài)的概率。7.有效度：Availability 可修復(fù)產(chǎn)品，維持其功能在正常工作狀態(tài)的概率。第四章 可靠性設(shè)計二、常用分布函數(shù)：指數(shù)分布當(dāng) 時，產(chǎn)品壽命的密度函數(shù) 其分布函數(shù)F(t)與可靠度R(t)分布為 這個分布函數(shù)為指數(shù)分布，它的數(shù)學(xué)期望（即：均值）為：結(jié)論：若產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命為失效

16、率的倒數(shù)第四章 可靠性設(shè)計三、應(yīng)力-強度干涉模型0應(yīng)力-強度干涉模型 g () f () f () g ()干涉區(qū)第四章 可靠性設(shè)計四、可靠度計算 現(xiàn)考慮整個應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的情況，有強度大于 應(yīng)力的概率（可靠度）為 當(dāng)已知應(yīng)力和強度的概率密度函數(shù)時，根據(jù) 以上表達式即可求得可靠度。 若強度、應(yīng)力符合正態(tài)分布 N(,)聯(lián)結(jié)方程第四章 可靠性設(shè)計四、可靠度計算結(jié)論：零件的安全度由可靠度和平均安全系數(shù)綜合表征。 例：某發(fā)動機零件，其強度、應(yīng)力服從正態(tài)分布，即：= N（820，80），= N（350，40），單位為Mpa，試求該零件的安全度。解： 可靠性系數(shù)查表可知：此外，零件的平均安全系數(shù)：有：第四章

17、可靠性設(shè)計五、系統(tǒng)的可靠性預(yù)測根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為： 式中 Rs (t)系統(tǒng)的可靠度； Ri (t)第i個單元的可靠度。 (一)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計算 組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的故障就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障的系統(tǒng)稱串聯(lián)系統(tǒng)。它屬于非貯備可靠性模型，其邏輯框圖如圖所示。 123n第四章 可靠性設(shè)計若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即 式中 s 系統(tǒng)的故障率； i 各單元的故障率。 例：由4個單元串聯(lián)組成的系統(tǒng)，單元的可靠度分別為：RA=0.9 RB =0.8 RC=0.7 RD=0.6,求系統(tǒng)的可靠度 RS RS=0.90.80.70.6=0.3024第四章 可靠性設(shè)計五、系統(tǒng)

18、的可靠性預(yù)測純并聯(lián)系統(tǒng)可靠度： RS = 1 (1Ri) =1(10.9) = 10.1=0.999 2/3表決系統(tǒng)可靠度為： RS= 3R 2R = 3 0.9 = 0.972 一般公式：n中取k系統(tǒng)的可靠度可按二項式分布計算 R(t)=Pn(i)= Cni Ri Fn-i第四章 可靠性設(shè)計六、故障樹分析 故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。 “底事件”是導(dǎo)致其故障的原因事件，位于所討論故障樹底端。 “結(jié)果事件”是由其它事件或事件組合所導(dǎo)致的事件。它總是位于某個邏輯門的輸出端。 故障樹的建立步驟 ：1）熟悉并分析對象；

19、2）選定頂事件；3）故障樹的構(gòu)造與簡化；4）計算分析；5）評價改進。 第四章 可靠性設(shè)計六、故障樹的定性分析目的 尋找頂事件的原因事件及原因事件的組合（最小割集）發(fā)現(xiàn)潛在的故障發(fā)現(xiàn)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，以便改進設(shè)計指導(dǎo)故障診斷，改進使用和維修方案 割集、最小割集概念割集：故障樹中一些底事件的集合，當(dāng)這些底事件同時發(fā)生時，頂事件必然發(fā)生；最小割集：若將割集中所含的底事件任意去掉一個就不再成為割集。第四章 可靠性設(shè)計 可靠性和可靠度的基本概念：三個規(guī)定；能力；概率 可靠性設(shè)計的特點：4個方面 指數(shù)分布：偶然失效期內(nèi)，平均壽命是失效率的倒數(shù)。 應(yīng)力-強度干涉模型: 廣義概念 零部件可靠度計算: 正態(tài)分布；

20、聯(lián)結(jié)方程求解 統(tǒng)計指標(biāo)：可靠度、累計失效概率、失效率、平均壽命 系統(tǒng)可靠性預(yù)測: 串聯(lián)、并聯(lián)、表決系統(tǒng)可靠度計算 故障樹分析: 故障樹、最小割集、最小路集的概念 故障樹分析: 故障樹的定性分析和定量計算第五章 有限元法一、有限元法的應(yīng)用：工程領(lǐng)域1. 平衡或穩(wěn)態(tài)問題 就機械設(shè)計而言,主要是應(yīng)力集中問題，如壓力容器、復(fù)合材料、聯(lián)動機構(gòu)和齒輪的應(yīng)力分析（P89之圖5-3：輪齒）2. 特征值問題 是指結(jié)構(gòu)的自然頻率、振型以及穩(wěn)定性等問題（P89 之圖5-4：汽輪機葉片自振特性分析）3. 瞬態(tài)問題 是指動載荷作用下的斷裂、應(yīng)力波傳播、結(jié)構(gòu)對非周期性載荷的響應(yīng)等（P89 之圖5-5：流體的流線分布）二、

21、FEM的基本步驟3. 確定單元剛度系數(shù)，建立單元平衡方程4. 集成總體平衡方程5. 計入邊界條件，解方程6. 后處理計算：依據(jù)結(jié)點場變量的解，計算其他相關(guān)變量。1. 單元劃分： 依據(jù)基本場變量與坐標(biāo)的關(guān)系，選擇合適的單元，將求解域離散成為僅靠結(jié)點相聯(lián)接的有限個單元體。2. 確定插值函數(shù)（形函數(shù)）：形函數(shù)矩陣，與單元形狀和插值形式有關(guān) 形函數(shù)矩陣分量的數(shù)目應(yīng)與單元的結(jié)點自由度數(shù)相同。三、總剛度矩陣的特性3. 奇異性：計入邊界條件前，K為奇異矩陣。1. 對稱性：4. 對角線元素Kij為正。2. 稀疏性：非零元素呈帶狀分布帶寬B=（相鄰節(jié)點號的最大差值D+1）*2第五章 有限元法四.前置處理 前置處

22、理是在用有限元法進行結(jié)構(gòu)分析之前，按所使用的單元類型對結(jié)構(gòu)進行剖分；根據(jù)要求對結(jié)點進行順序編號；輸入單元特性及結(jié)點坐標(biāo)；生成網(wǎng)格圖象并顯示。五后置處理（1）數(shù)據(jù)輸出： 將結(jié)點位移、單元應(yīng)力按用戶的要求輸出規(guī)格化的數(shù)據(jù)文件。（2）圖形顯示：包括有限元網(wǎng)格圖、結(jié)構(gòu)變形圖、等值線圖以及振型圖等。第五章 有限元法 有限元法的應(yīng)用領(lǐng)域：平衡或穩(wěn)態(tài)、特征值、瞬態(tài)問題 單元剛度系數(shù)的概念；整體剛度矩陣的特點（4個） FEM的基本求解步驟（6 steps） 帶寬的概念與簡單應(yīng)用（P110 5-3 ） 有限元軟件：前處理的主要功能 形函數(shù)的概念與特點（2個） 有限元軟件: 后處理的主要內(nèi)容第六章 機械動態(tài)設(shè)計一

23、、機理建模（有限元法）1. 基本思想結(jié)構(gòu)離散化虛功移置、最小勢能原理單元動力方程公共結(jié)點位移相同組集系統(tǒng)動力方程引入邊界條件系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型2. 單元動力學(xué)方程的建立虛功移置：原載荷與結(jié)點載荷在任意虛位移上所做的功相等最小勢能：所有可能位移場中，真實位移場的總勢能最小第六章 機械動態(tài)設(shè)計3. 整體結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程的建立基礎(chǔ)：單元動力學(xué)方程的轉(zhuǎn)換與組集。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：局部坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為整體坐標(biāo)系，方向余弦矩陣碼轉(zhuǎn)換：局部碼轉(zhuǎn)換為總碼4. 邊界條件處理：消除剛度矩陣的奇異性5. 特征值問題的求解：機械結(jié)構(gòu)固有頻率和振型的獲取結(jié)構(gòu)特征值，可獲取不同階次的固有頻率反映結(jié)構(gòu)按某固有頻率振動時的空間形態(tài)，振型、模

24、態(tài)第六章 機械動態(tài)設(shè)計脈沖激勵測驗（錘擊試驗）FrequencyDistanceAmplitudeBeam一階模態(tài)二階模態(tài)三階模態(tài)ForceForceForceForceForceForceForceForceForceForceForce方法:Response measured at one point （在一點測試響應(yīng) ）Excitation of the structure at a number of points（用帶傳感器的錘頭在不同的點激勵）Frequency Domain View確定結(jié)構(gòu)的模態(tài)計算激勵點和測點的頻響函數(shù)ForceModal Domain ViewAcceler

25、ation第七章 計算機輔助設(shè)計1. CAD的特點第七章 計算機輔助設(shè)計2. CAD的發(fā)展趨勢參數(shù)化智能化三維化集成化網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)準(zhǔn)化硬件大型主機智能終端小型機（TurnKey System）工作站微機網(wǎng)絡(luò)化軟件線框系統(tǒng)曲線曲面造型實體造型技術(shù)參數(shù)化特征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計模塊化，專業(yè)分工PLM：產(chǎn)品生命周期管理 第七章 計算機輔助設(shè)計3. 軟件組成滿足需要模塊化易用性開放性二次開發(fā)能力文件接口豐富常用外設(shè)支持公司背景技術(shù)支持應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件第七章 計算機輔助設(shè)計4. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Database內(nèi)數(shù)據(jù)的組織方式）1）層次型描述零部件各參數(shù)之間的耦合關(guān)系；樹型組織結(jié)構(gòu)；一對多。2）網(wǎng)絡(luò)型多對多；層

26、次型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)型的特例。3）關(guān)系型用集合論中的n維數(shù)組表示 數(shù)據(jù)存儲方式：順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯?。第七?計算機輔助設(shè)計5. 數(shù)據(jù)庫與工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1）Database系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)化；數(shù)據(jù)的獨立性；數(shù)據(jù)保護。2）DBMS是DBS的核心，是用戶與數(shù)據(jù)庫之間的接口。幫助用戶建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫；實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性、并發(fā)性控制。第七章 計算機輔助設(shè)計5. 數(shù)據(jù)庫與工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3）工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)分析管理型數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)間關(guān)系分明、數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定、語義一致；設(shè)計型數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)呈動態(tài)；語義不完全一致；圖形數(shù)據(jù)：動態(tài)數(shù)據(jù)；設(shè)計過程中急劇增加；各類軟件包：數(shù)據(jù)具有獨立性，必要

27、時可以被激活。 EDBMS的特點數(shù)據(jù)類型的多樣性；數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性；數(shù)據(jù)的動態(tài)性； 交互式操作方式（OOP）第七章 計算機輔助設(shè)計6. 圖形處理基礎(chǔ)圖形輸出的基礎(chǔ)：屏幕顯示、硬拷貝基本圖素：矢量圖素、像素圖素坐標(biāo)系統(tǒng)：世界坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系、NDC 窗口：用戶坐標(biāo)系中定義的確定顯示內(nèi)容的區(qū)域視區(qū)：設(shè)備坐標(biāo)系中定義的矩形區(qū)域，輸出窗口圖形二維圖形的裁剪：逐點比較法、雙邊裁剪法第七章 計算機輔助設(shè)計7. 二維齊次變換矩陣第八章 人工神經(jīng)元計算 ANN是由神經(jīng)元廣泛互連構(gòu)成的常用的有以下幾種：前向網(wǎng)絡(luò)：前向網(wǎng)絡(luò)又稱為前饋網(wǎng)絡(luò)。 神經(jīng)元分層排列，分別組成輸入層、中間層和輸出層。每一層神經(jīng)元只接收來自前

28、一層神經(jīng)元的輸入。輸入信息經(jīng)各層變換后，最終在輸出層輸出。1. ANN分類第八章 人工神經(jīng)元計算2. ANN的主要特征 (1) 能較好地模擬人的形象思維。(2) 具有大規(guī)模并行協(xié)同處理能力。 具有較強的容錯能力和聯(lián)想能力。3. 主要學(xué)習(xí)方法(1) 有導(dǎo)師學(xué)習(xí)（Supervised Learning）(2) 無導(dǎo)師學(xué)習(xí)(Unsupervised Learning) 強化學(xué)習(xí)(Reinforcement Learning)第八章 人工神經(jīng)元計算4. 人工神經(jīng)元的學(xué)習(xí)規(guī)則(1) 誤差糾正學(xué)習(xí)(2) Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則 競爭學(xué)習(xí)5. 人工神經(jīng)原計算的特點樣本學(xué)習(xí) 分布式聯(lián)想記憶容錯性與自協(xié)調(diào)功能第八章 人工神經(jīng)元計算6. BP網(wǎng)絡(luò)建模特點非線性映照能力：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近任何非線性連續(xù)函數(shù)。在建模過程中的許多問題正