行為建模技術(shù)PPT課件

1、行為建模包括: 定義行為特征。這些特征可以用于推動(dòng)設(shè)計(jì)本身的進(jìn)展。例如，捕獲想得到的重量或體積的行為特征，可以用于設(shè)計(jì)剪草機(jī)油箱的大小。或者，可以在一個(gè)用于設(shè)計(jì)表面曲率的行為特征中，測(cè)量和獲取表面的反射角。另外，也可以對(duì)能夠方便地獲取這些復(fù)雜或定制的尺寸的行為特征進(jìn)行分組，并將它們保存在庫(kù)中，以供設(shè)計(jì)小組成員再用或訪(fǎng)問(wèn)。 第1頁(yè)/共50頁(yè)評(píng)估模型的可行性、靈敏性或優(yōu)化程度，并理解更改設(shè)計(jì)目標(biāo)所帶來(lái)的效果。行為建模技術(shù)能讓工程師通過(guò)設(shè)計(jì)研究來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的行為，設(shè)計(jì)研究可以提供對(duì)更改如何影響模型的深入了解。另外，它還可以確定想要進(jìn)行的更改是否可行。通過(guò)實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)更新和易讀的圖形結(jié)果. 其中包括圖表和彩

2、色框圖. 可以傳遞這一數(shù)據(jù)。另外，工程師還可以研究通過(guò)交互式拖曳和用戶(hù)定義的運(yùn)動(dòng)來(lái)制作部件動(dòng)畫(huà)的動(dòng)態(tài)效果。而且，獲取離散測(cè)量的行為特征可以用于優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣建立的設(shè)計(jì)更多地考慮了環(huán)境因素。 第2頁(yè)/共50頁(yè)設(shè)計(jì)研究。設(shè)計(jì)模型一旦建立，行為建模技術(shù)就根據(jù)那些模型的特定目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)。換句話(huà)說(shuō)，行為建模技術(shù)可以自動(dòng)完成工程師不得不用手工進(jìn)行的所有的設(shè)計(jì)反復(fù)。例如，為了獲得最佳的引擎性能，工程師可以把入口管道的恒定流量指定為一個(gè)目標(biāo)，行為建模技術(shù)將根據(jù)這一目標(biāo)，自動(dòng)建立一組研究設(shè)計(jì)空間的設(shè)計(jì)。 第3頁(yè)/共50頁(yè)2 行為建模器 行為建模器Behavioral Modeling是一種分析工具，在特

3、定的設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)約束前提下，經(jīng)一系列測(cè)試參數(shù)迭代運(yùn)算后，可使工程師能獲取最佳的設(shè)計(jì)建議。 行為建模器的運(yùn)作過(guò)程包括三項(xiàng)特性： l）Smart Models 聰穎模型，內(nèi)含工程智能。利用全新的特征基礎(chǔ)的建模技術(shù)，能夠捕捉幾何、規(guī)格、設(shè)計(jì)意圖等知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2）ObjectiveDriven Design 目標(biāo)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，即使面臨許多的設(shè)計(jì)變量、限制條件與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，工程師仍可獲得最佳化的解決方案。 3）Open Extensible Environment 開(kāi)放型的延伸環(huán)境，能輕易與外部應(yīng)用軟件達(dá)成雙向溝通，確保設(shè)計(jì)模型自動(dòng)反映出結(jié)果。 1）行為建模器的特性第4頁(yè)/共50頁(yè)行為建模聰穎模型目標(biāo)驅(qū)

4、動(dòng)設(shè)計(jì)開(kāi)放型的延伸環(huán)境關(guān)聯(lián)性特征基礎(chǔ)參數(shù)化第5頁(yè)/共50頁(yè)2）行為建模器的組成 行為建模器是一種分析工具，需要建立分析特征（Analysis Feature），利用分析特征對(duì)模型進(jìn)行若干的物理性質(zhì)、曲線(xiàn)性質(zhì)、曲面性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)情況等測(cè)量，由于特征參數(shù)（Feature Parameter）的產(chǎn)生，清楚定義設(shè)計(jì)變量與設(shè)計(jì)目標(biāo)后，系統(tǒng)會(huì)尋找出合理的參考解答。 另一種分析特征為用戶(hù)自定義分析User-Defined Analysis，簡(jiǎn)稱(chēng)：UDA。這是由數(shù)個(gè)特征（如基準(zhǔn)、曲面或?qū)嶓w特征）組成局部群組，可再配合域點(diǎn)（Field Point），形成適合特定情況的分析特征。 分析特征建立后，依設(shè)計(jì)需求有四種解析

5、模式供選擇： （1）靈敏度分析Sensitivity Analysis （2）可行性研究Feasibility （3）最優(yōu)化分析Optimization （4）多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究一一MultiObjective Design Study第6頁(yè)/共50頁(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例1 礦泉水容器設(shè)計(jì)容積設(shè)計(jì)問(wèn)題是常遇到的問(wèn)題，其容積是抽殼前、后的體積差，但要保證指定體積（如容積為5公升）卻很困難，而用行為建模方法卻較簡(jiǎn)單。 3. 行為建模應(yīng)用1）單目標(biāo)設(shè)計(jì) 第7頁(yè)/共50頁(yè)基本過(guò)程：（1）設(shè)計(jì)礦泉水容器 （2）建立分析特征（在抽殼前）第8頁(yè)/共50頁(yè)第9頁(yè)/共50頁(yè)第10頁(yè)/共50頁(yè)（3）建立另一分析特征（在抽殼后）第

6、11頁(yè)/共50頁(yè)第12頁(yè)/共50頁(yè)（4）建立一分析特征（建立抽殼前后體積關(guān)系）最后再建立一個(gè)分析特征inner_volume，類(lèi)型為“關(guān)系”，給出抽殼前后體積關(guān)系，即礦泉水瓶的內(nèi)部容積等于抽殼前的實(shí)體體積減去抽殼后的實(shí)體體積。關(guān)系式的名稱(chēng) = 參數(shù)名稱(chēng)：fid_特征名稱(chēng)-參數(shù)名稱(chēng)：fid_特征名稱(chēng)寫(xiě)成式子為：inner_volume=one_side_vol:fid_solid_volume-one_side_vol:fid_shell_volume抽殼前的實(shí)體體積 抽殼后的實(shí)體體積 第13頁(yè)/共50頁(yè)inner_volume=one_side_vol:FID_SOLID_VOLUME-one

7、_side_vol:FID_SHELL_VOLUME/* inner_volume關(guān)系變量/* one_side_vol該分析特征的參數(shù)名稱(chēng)/* FID_SOLID_VOLUME分析特征名稱(chēng)/*/* one_side_vol該分析特征的參數(shù)名稱(chēng)/* FID_SHELL_VOLUME分析特征名稱(chēng)第14頁(yè)/共50頁(yè)第15頁(yè)/共50頁(yè)（5）進(jìn)行靈敏度分析此處進(jìn)行靈敏度分析，即考察礦泉水瓶的內(nèi)部容積inner_volume與礦泉水瓶高度尺寸d96的關(guān)系和礦泉水瓶的內(nèi)部容積inner_volume與礦泉水瓶下方直徑d0的關(guān)系。 第16頁(yè)/共50頁(yè)第17頁(yè)/共50頁(yè)第18頁(yè)/共50頁(yè)（6）進(jìn)行可行性分析

8、通過(guò)上面的靈敏度分析，確定出能滿(mǎn)足容積設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)變量為礦泉水瓶下方直徑尺寸d0，故使用可行性分析來(lái)確定滿(mǎn)足要求的設(shè)計(jì)變量d0的具體尺寸。 第19頁(yè)/共50頁(yè)第20頁(yè)/共50頁(yè)計(jì)算結(jié)果d0為170.66mm，設(shè)計(jì)前后礦泉水瓶如圖所示。第21頁(yè)/共50頁(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例2 曲柄軸設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)曲柄軸時(shí)，曲柄必須符合靜態(tài)平衡，即在曲柄軸不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，以手動(dòng)方式可旋轉(zhuǎn)至任意位置都回停止，不會(huì)因?yàn)橹亓Χl(fā)生旋轉(zhuǎn)。所以要求曲柄軸的重心要與軸的旋轉(zhuǎn)中心重合。 第22頁(yè)/共50頁(yè)具體求解過(guò)程如下： （1）設(shè)計(jì)出的曲柄軸如圖所示第23頁(yè)/共50頁(yè)（2）建立分析特征csys_cog,，類(lèi)型為“模型分析”，以此求出零件的

9、質(zhì)量屬性數(shù)據(jù)，并確定重心坐標(biāo)。 第24頁(yè)/共50頁(yè)第25頁(yè)/共50頁(yè)第26頁(yè)/共50頁(yè)（3）建立“測(cè)量”分析特征第27頁(yè)/共50頁(yè)第28頁(yè)/共50頁(yè)（4）靈敏度分析通過(guò)靈敏度分析，確定可滿(mǎn)足目標(biāo)的參數(shù)。 第29頁(yè)/共50頁(yè)第30頁(yè)/共50頁(yè)第31頁(yè)/共50頁(yè)(5) 可行性分析由以上分析可知，通過(guò)改變變量來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)是可行的，故優(yōu)化過(guò)程如下：選取可行性/優(yōu)化性條目，研究類(lèi)型選擇優(yōu)化、可行性均可，如選擇可行性，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇名稱(chēng)為cog_axis_的距離參數(shù)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)變量選擇d7和d31。這樣可求出一組可行方案：R49.83和64.89，此時(shí)質(zhì)量重心與回轉(zhuǎn)軸間的距離為6.735e-16mm。

10、 第32頁(yè)/共50頁(yè)第33頁(yè)/共50頁(yè)2）多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究（1）引言多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究一一Multi-Objective Design Study是專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理因大量的設(shè)計(jì)變量與設(shè)計(jì)約束潛在矛盾，產(chǎn)生眾多設(shè)計(jì)目標(biāo)的情況，能夠?qū)ふ页鰹閿?shù)不少的解決方案，尚可避免使用可行性最佳化分析所發(fā)生的局部解。 通過(guò)多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究功能，利用建立清單（ Table）方式列舉可能出現(xiàn)的解答，再經(jīng)由過(guò)濾（Filter）程序，篩選出滿(mǎn)足某些設(shè)計(jì)約束下有用的解決方案。 多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究能夠幫助尋找滿(mǎn)足多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（設(shè)計(jì)目標(biāo)）的最佳化解決方案，可以提供下列幫助： 幫助尋找最適合搜尋優(yōu)化解決方案的設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化范圍。尋找實(shí)際上可能是

11、相矛盾的多設(shè)計(jì)目標(biāo)的解決方案。如果存在多個(gè)優(yōu)化解決方案，那么研究會(huì)提供出結(jié)果以便選擇首選解決方案。可以展開(kāi)取樣設(shè)計(jì)目標(biāo)的范圍，或者使用不同方法分析試驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)來(lái)縮小這個(gè)范圍。第34頁(yè)/共50頁(yè)（2）關(guān)于在多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究中使用的術(shù)語(yǔ)“多目標(biāo)設(shè)計(jì)”研究使用下列術(shù)語(yǔ)：試驗(yàn) - 一個(gè)取樣事件，其目的是要達(dá)到設(shè)計(jì)變量特殊組合的設(shè)計(jì)目標(biāo)。主表 - 設(shè)計(jì)變量（尺寸）指定范圍內(nèi)所引導(dǎo)的所有試驗(yàn)記錄所在的表。試驗(yàn)的數(shù)量取決于試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束的數(shù)量。衍生表 - 為了選取能滿(mǎn)足一定條件的試驗(yàn)，而用特殊方法從父表中衍生出的表。約束方法 - 通過(guò)指定每一個(gè)選定設(shè)計(jì)目標(biāo)的最小值與最大值而創(chuàng)建衍生表的方法。系統(tǒng)檢查父表來(lái)

12、查找滿(mǎn)足條件的試驗(yàn)。Pareto方法 - 通過(guò)選取要優(yōu)化（最小化或最大化）的設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)創(chuàng)建衍生表的方法。系統(tǒng)檢查父表來(lái)查找其結(jié)果在優(yōu)化范圍內(nèi)的試驗(yàn)。這種方法可以給出多種優(yōu)化解決方案：當(dāng)一個(gè)解決方案給出一個(gè)目標(biāo)的最好結(jié)果時(shí)，另一個(gè)解決方案為另一個(gè)目標(biāo)的生成更好的結(jié)果。因?yàn)槊恳粋€(gè)Pareto解決方案都是最好的，所以系統(tǒng)會(huì)讓您決定哪一個(gè)方案更可取。第35頁(yè)/共50頁(yè)（3）多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究的流程 多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究由 Master Table（主表）和 Derived Table（衍生表）按其分層順序組成。設(shè)計(jì)研究初期，指定 Design Goals（設(shè)計(jì)目標(biāo)）、 Design Variables（設(shè)計(jì)變量

13、），給定 Experiment（實(shí)驗(yàn)）次數(shù)，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)且寫(xiě)人記錄至 Master Table（主表）中。 第36頁(yè)/共50頁(yè)結(jié)果不理想多重目標(biāo)設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)變量實(shí)驗(yàn)次數(shù)建立主表建立衍生表完成第37頁(yè)/共50頁(yè)（4）多重目標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)例本實(shí)例是處理兩支靠近的風(fēng)管的設(shè)計(jì)情況，目的是使風(fēng)管長(zhǎng)度最短、彎曲半徑最佳與最短距離指定下，在數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)變量沖突下，找出最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)。原始設(shè)計(jì)如圖所示，兩風(fēng)管管壁間有一條最短距離線(xiàn)，表示兩支風(fēng)管管壁距離，如圖所示。 第38頁(yè)/共50頁(yè)第39頁(yè)/共50頁(yè)本模型已建立了五個(gè)分析特征如表所示特征名稱(chēng)參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)值意義V_LENGTHV_LENGTH146.098曲

14、線(xiàn)長(zhǎng)度(垂直管)H_LENGTHH_LENGTH136.997曲線(xiàn)長(zhǎng)度(水平管)V_MINRV_MINR47.656曲線(xiàn)最小曲率半徑(垂直管)H_MINRH_MINR19.309曲線(xiàn)最小曲率半徑(水平管)DIST_V_HDIST_V_H9.904兩管壁間最短距離第40頁(yè)/共50頁(yè)求解過(guò)程如下：（1）建立一個(gè)多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究 第41頁(yè)/共50頁(yè)（2）生成主表、選取設(shè)計(jì)目標(biāo)與設(shè)計(jì)變量第42頁(yè)/共50頁(yè)（3）建立實(shí)驗(yàn)次數(shù)并計(jì)算主表本設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)目400個(gè)，計(jì)算結(jié)果如圖所示。 第43頁(yè)/共50頁(yè)（4）設(shè)定條件，過(guò)濾主表數(shù)據(jù)由于上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)多，不便于分析，故要對(duì)主表進(jìn)行篩選。在衍生表中的“約束”環(huán)

15、境下，選取目標(biāo)變量DIST_V_H，設(shè)定最小值為6，最大值為12；選取目標(biāo)變量V_MINR，最小值不變，最大值為40；選取目標(biāo)變量H_MINR，設(shè)定最小值為14，最大值為22；其它目標(biāo)變量保持不變，如圖所示。第44頁(yè)/共50頁(yè)在該條件下，對(duì)主表進(jìn)行篩選，篩選結(jié)果形成衍生表MIN-_D_R。 第45頁(yè)/共50頁(yè)（5）過(guò)濾衍生表數(shù)據(jù)如圖所示，對(duì)主表篩選的結(jié)果，產(chǎn)生了滿(mǎn)足目標(biāo)條件、含有33個(gè)記錄的新衍生表，故仍需進(jìn)一步篩選。在該衍生表中的“與平行”環(huán)境下，選取目標(biāo)變量V_LENGTH為最小化，目標(biāo)變量H_LENGTH為最小化，其它目標(biāo)變量保持不變，如圖所示。第46頁(yè)/共50頁(yè)在該條件下，對(duì)衍生表進(jìn)行

16、篩選，篩選結(jié)果形成衍生表MIN-_LENGTH。 第47頁(yè)/共50頁(yè)（6）查看結(jié)果 通過(guò)對(duì)衍生表的篩選，滿(mǎn)足目標(biāo)條件的新生成的衍生表MIN-_LENGTH只剩下3個(gè)記錄（16#、84#、115#）。對(duì)這些記錄一一顯示模型并旋轉(zhuǎn)模型，發(fā)現(xiàn)16#、84#模型中，兩管發(fā)生干涉，115#模型滿(mǎn)足要求，如圖所示。第48頁(yè)/共50頁(yè)該記錄模型數(shù)據(jù)與原始模型數(shù)據(jù)比較情形如表所示。目標(biāo)變量原始數(shù)據(jù)篩選數(shù)據(jù)意義V_LENGTH146.098148.050曲線(xiàn)長(zhǎng)度(垂直管)H_LENGTH136.997130.875曲線(xiàn)長(zhǎng)度(水平管)V_MINR47.65633.522曲線(xiàn)最小曲率半徑(垂直管)H_MINR19.30920.417曲線(xiàn)最小曲率半