基于多域互用的复杂装备跨尺度再设计技术

复杂装备结构复杂、零部件参数多、模块关联耦合，为解决当前设计中的定制需求多元化、升级换代精细化、设计变更频繁化问题，亟需发展在结构域、模块域和过程域实现多域互用的跨尺度再设计技术。本项目以数控机床装备为载体，主要研究内容包括：一是研究结构域互用技术，进行空间维产品结构的三维形状量化，通过量化数据的多分辨率跨尺度匹配，实现三维形状结构与事物特性表合成，解决结构域互用中的跨尺度自辨识问题。二是研究模块域互用技术，进行配置维产品模块的配置基型映射，通过高柔性的可耦合模块的粒度均衡，实现多粒度模块的跨尺度的盘活重构，解决模域互用中的跨尺度自均衡问题。三是研究过程域互用技术，进行时间维设计过程的多尺度的解析，通过过程重现与过程推理融合的再造，实现集成维度中设计域的跨尺度转换，解决过程域互用中的跨尺度自融合问题。四是开发多域互用的复杂装备跨尺度再设计原型系统，在高档数控机床装备设计中进行应用验证。

国家青年科学基金项目“基于多域互用的复杂装备跨尺度再设计技术”（项目号：51005204）旨在研究复杂装备跨尺度再设计的理论、方法和技术，为实现复杂装备通用化和多样化设计提供技术支撑，解决复杂装备设计中的定制需求多元化、升级换代精细化、设计变更频繁化问题，开发原型系统，在复杂装备设计中进行应用验证。. 项目在2011-2013年顺利完成了合同中的各项指标。项目负责人徐敬华在IJAMT，CJME，J. Zhejiang Univ.-SCI. A，机械工程学报，计算机辅助设计与图形学等国内外重要学术期刊发表SCI/EI检索期刊论文12篇，获得国家发明专利及计算机软件著作权共5项，形成中国机械行业技术标准初稿2项，获得国家科技进步奖1项。项目以超大型低温空气分离成套装备、精密数控机床、脉动注塑装备及模具工装等复杂装备为研究对象：（1）提出了基于指标削减迭代的变胞多体机构耦合场瞬态性能强化设计方法，通过多体系统子构件柔体高阶模态激活与关节副自由度约束规则转换，克服Euler-Lagrange方程非稳态步时的Jacobian病态，解决了变胞机构在热-磁-固耦合作用下的瞬态Holm力与Lorentz力解耦难题，发表在Springer 2013；（2）提出了基于短程线曲率匹配的复杂零件型腔曲面设计与规划方法，用NURBS集簇的倒斜椭锥表示无冗余候选点的超集，联合规划点与其距网格曲面的邻域构建判定矢量，解决了五轴加工中投影自交曲面的拓扑映射判定难题，发表在IJAMT 2012，研究成果固化为我国机械行业技术标准2项，并于2013年获得国家发明专利授权。. 项目负责人徐敬华2013-2014年赴香港科技大学机械与航空航天工程学系进行学术交流。项目负责人徐敬华参与完成“复杂装备与工艺工装集成数字化设计关键技术及系列产品开发”项目，获得2011年度国家科技进步二等奖。