概念設(shè)計論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇概念設(shè)計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；非理性因素；設(shè)計實驗

1概念設(shè)計的內(nèi)涵與特征

“概念”一詞的本義在《中國大百科全書》中的解釋是“懷孕，孕育的意思，即經(jīng)過十月懷胎之后生成的一種新事物”。概念設(shè)計是設(shè)計師對建設(shè)場地進(jìn)行實地考察后，有意識的針對場地中的環(huán)境構(gòu)成元素進(jìn)行深入分析，提煉，濃縮而成的一種可以統(tǒng)領(lǐng)全局，貫穿設(shè)計過程始終的構(gòu)思主線。它一般以抽象的形式出現(xiàn)，追求神似而非形似，具有非理性因素的思維特征，往往是設(shè)計師的一些頓悟、靈感就可能形成一些重要設(shè)計項目的原始創(chuàng)作意念。同時，概念設(shè)計具有很強的實驗性，有時甚至純粹是一種嘗試，完全在從事探索性活動。

2概念設(shè)計的重要性與意義

概念設(shè)計自從上世紀(jì)問世以來，已經(jīng)被許多世界建筑大師在一些重要建設(shè)項目中恰如其分的運用，其重要性是不言而喻的。在建設(shè)項目的前期階段，概念設(shè)計的主體地位是不可辯駁的。倘若沒有優(yōu)秀的創(chuàng)作意念作為引領(lǐng)整個設(shè)計的主線，策劃方案設(shè)計就會一團散沙，缺乏整體性、有機性，讓人有隨意拼湊，抄襲之感。另外，重視概念設(shè)計有利于激發(fā)創(chuàng)作靈感，增強設(shè)計師的原創(chuàng)意識，不致步人后塵，而走上自主創(chuàng)新的道路。

3概念設(shè)計的策略與方法

首先要對場地的環(huán)境因素進(jìn)行有意識的分類與整理，分析各個條件之間的內(nèi)在聯(lián)系與制約關(guān)系。從宏觀的角度進(jìn)行分析，不拘泥于細(xì)小的實際工程問題，著眼于大局。其次，要充分運用聯(lián)想的方法，輔助于文學(xué)，藝術(shù)等學(xué)科的知識，使頭腦中朦朧，散亂的想法明晰準(zhǔn)確地表達(dá)出來。在當(dāng)今建筑全球化背景下，把握地域性，堅持功能性，重視形式性，考慮經(jīng)濟性是建筑創(chuàng)作的核心所在。建筑創(chuàng)作的突破口往往在學(xué)科邊緣或者交叉學(xué)科中。再次，要擺脫自身的思維定式，對于掌握概念設(shè)計來說這種思維定式非常不利。因為如果設(shè)計者從自身已有的知識出發(fā)來進(jìn)行概念設(shè)計，必然會受自身思維定式的影響，所設(shè)計出來的成果必然不太理想。設(shè)計者需要拋棄傳統(tǒng)的為了做某個設(shè)計而進(jìn)行資料收集，文獻(xiàn)閱讀的不良習(xí)慣，在平時就要有意識的閱讀一定量的理論方面的文獻(xiàn)，積累一套行之有效的設(shè)計手法和解決實際問題的策略。最后，要學(xué)習(xí)已有的優(yōu)秀作品的概念設(shè)計過程，做深入的設(shè)計分析與表達(dá)，因為設(shè)計分析與表達(dá)作為一種學(xué)習(xí)方法對于初學(xué)者來說是大有裨益的。

4概念設(shè)計的應(yīng)用舉例

4.1這是一個改建項目，位于南京幕府山腳下，原為長安汽車制造廠，現(xiàn)在破產(chǎn)了，改為藝術(shù)家村租給藝術(shù)家使用。我們一行8人對場地進(jìn)行數(shù)次實地調(diào)研。最后我從場地的地形特征——象一條小船，以及場地的環(huán)境特征——背山面水，左右圍護，三面環(huán)山的特點出發(fā)提煉出整個區(qū)域的設(shè)計概念“船”。后來聯(lián)想工廠破產(chǎn)的情景，以及藝術(shù)村將來經(jīng)營的狀況決定再加入風(fēng)險因素“渡”，因而我的設(shè)計概念變?yōu)椤岸纱?。接下來又融入了文學(xué)因素，考慮藝術(shù)村商業(yè)運作的需要加了“的情懷”，最終我的設(shè)計概念變?yōu)椤岸纱那閼选??？紤]到整個區(qū)域內(nèi)不同位置的經(jīng)營狀況，現(xiàn)狀條件不同，又將整個區(qū)域分成6個小區(qū)域，每個區(qū)域都以自身獨有的特征命名，并貫穿在總概念之中，使其有分有合，統(tǒng)一之中蘊含變化。最后，我對場地內(nèi)的淺藍(lán)色區(qū)域進(jìn)行了環(huán)境概念設(shè)計，編寫了整個區(qū)域的故事書，使中心概念在故事書的烘托下顯得更加豐滿。(4.2陜西西安某古墓博物館的概念性建筑方案設(shè)計中筆者就運用了傳統(tǒng)民居地坑院入口的概念。古墓博物館顧名思義是在新發(fā)現(xiàn)的古墓建筑群上就地建設(shè)博物館，以最大可能的保護原址，并使博物館建筑本身具有靜謐，昏暗，冥冥之光的氣氛。為了營造這種氣氛筆者想到了傳統(tǒng)民居四合院的空間布局，將古墓建筑群原址保護在地下一層，地上再建二層將古墓發(fā)掘的寶藏進(jìn)行展示，地面建筑四周沒有開窗，參觀者從室外通過踏步盤旋而上到屋面層，而后再從屋面盤旋而下到達(dá)至各層，各層展廳均有入口對外開在走廊上，打開入口天井中的自然光與室內(nèi)的人工光源交相呼應(yīng)，在室外樹木的遮擋下，室內(nèi)光影斑斑，忽明忽暗，更加突出了建筑的神秘性，場所感。置身其中使人有一種強烈的空間感受和震撼的視覺沖擊，崇拜仰慕之情油然而生，這正是建筑師所期望達(dá)到的效果，使參觀者能有深切的體驗空間，參觀之后難以忘情。(見圖2)

篇(2)

作者：孫立 單位：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司

注重?zé)o砟軌道排水設(shè)計軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該全方位考慮排水設(shè)計及其可靠性和耐久性。水永遠(yuǎn)是無砟軌道結(jié)構(gòu)最持久的敵人，也是無砟軌道能否保持60年使用壽命最主要的控制因素之一。因此，在進(jìn)行無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是隧道內(nèi)無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該特別重視無砟軌道結(jié)構(gòu)的排水設(shè)計，并將無砟軌道結(jié)構(gòu)的排水設(shè)計納入整個線路排水設(shè)計系統(tǒng)。在實際軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，對于CRTSII型板式無砟軌道側(cè)向擋塊的設(shè)置影響軌道板表面排水、CRTSI型框架板式無砟軌道框架內(nèi)排水這些在運營過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)容易積水的部位應(yīng)該進(jìn)行特殊設(shè)計。對于板式無砟軌道梁面采用中間排水，為了將軌道二側(cè)的積水排到中間排水溝而采用在軌道板內(nèi)預(yù)留圓形、半圓形的排水管，尤其在南方雨量較大，且暴雨比較集中的地區(qū)證明其效果均不佳，在實際采用中應(yīng)該慎重，因此敷設(shè)板式無砟軌道范圍的橋梁最好采用三面排水的方式。隧道內(nèi)漏水一般具有較強的腐蝕性，為了避免腐蝕性滲水影響無砟軌道的耐久性，在實際設(shè)計中應(yīng)該確保隧道排水措施到位，針對無砟軌道設(shè)計應(yīng)該在二線之間設(shè)置中間排水溝，同時保證可能的滲水低于無砟軌道結(jié)構(gòu)底面。在路基地段，一直存在中間堆高表面敷設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)(含瀝青混凝土結(jié)構(gòu))和中間設(shè)排水溝兩種方案，兩個方案各有優(yōu)缺點，前一個方案還存在表面敷設(shè)素混凝土還是瀝青混凝土的區(qū)別。應(yīng)該說在北方寒冷地區(qū)，采用中間設(shè)置排水溝，由于該方案需要在路基中埋設(shè)橫向排水管，一方面對于路基的整體性產(chǎn)生一定的影響，另一方面即使排水管按照設(shè)計要求位于凍脹線以上，個別情況下還是存在橫向排水管凍裂、冰塊堵塞排水管等現(xiàn)象影響排水的通暢，因此在北方嚴(yán)寒地區(qū)建議采用二線中間堆高表面敷設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)向軌道二側(cè)的排水方案。相比較北方雨水較少，南方地區(qū)雨水豐沛;另一方面，二線中間堆高表面敷設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)向軌道二側(cè)的排水方案由于存在無砟軌道軌道板(道床板)與堆高表面敷設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)之間縫隙封堵困難，且封堵遇水膨脹橡膠條的耐久性滿足設(shè)計要求困難，因此建議在南方雨水地區(qū)采用中間設(shè)置排水溝的排水形式。明確軌道施工要求軌道工程施工圖設(shè)計應(yīng)該強調(diào)對于施工中的重要部位提出重點的施工要求。尤其對于施工縫的處理，對于其鋼筋搭接率、新老混凝土界面應(yīng)該說明詳細(xì)的處理措施及施工注意事項。

橋梁地段單元軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計在橋梁梁縫地段軌道結(jié)構(gòu)是單元還是連續(xù)、無砟軌道單元結(jié)構(gòu)長度多少合理，國內(nèi)進(jìn)行了大量的研究和實踐。從CRTSII型板式無砟軌道的設(shè)計理論和實踐經(jīng)驗來看，橋梁地段無砟軌道的單元長度當(dāng)然可以確定為無限長。從結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的角度來進(jìn)行分析，無砟軌道的單元過長，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受力舒緩需要通過限制位移的方法來保證軌道結(jié)構(gòu)的幾何形位，其前提必然是相關(guān)限位措施和橋梁、底座板、軌道板以致鋼軌的合龍或鎖定溫度及其關(guān)系必須得到嚴(yán)格控制，否則軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性必將受到影響，進(jìn)而影響軌道結(jié)構(gòu)部件的強度和穩(wěn)定性、耐久性。因此應(yīng)該針對目前出現(xiàn)的CRTSⅡ型板式無砟軌道板與水泥乳化瀝青砂漿離縫及其拍打問題、CRTSⅡ型板式無砟軌道板滑動層竄出及其維修問題、CRTSⅡ型板式無砟軌道軌道板承軌臺開裂、CRTSⅡ型板式無砟軌道寬接縫裂縫及軌道板預(yù)裂縫裂縫寬度過大等問題展開深入研究。路基地段單元軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計德國高速鐵路即是路基地段軌道結(jié)構(gòu)采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，其最大的優(yōu)點是路基地段無砟軌道支承層可以采用水硬性支承層代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，降低軌道工程造價;另外一方面，路基地段德國無砟軌道設(shè)計理念借鑒了高速公路從路面到路基剛度遞減的設(shè)計理念，而高速公路路面與下部路基結(jié)構(gòu)之間即敷設(shè)了一層水硬性材料。相比較CRTSI型板式無砟軌道在路基地段軌道板采用單元結(jié)構(gòu)，底座采用3～4塊軌道板長度的鋼筋混凝土長單元結(jié)構(gòu)，CRTSI型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)必須采取一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工措施控制混凝土裂紋，并且從目前國內(nèi)外幾條建成通車的高速鐵路來看，國內(nèi)雖然對于CRTSI型雙塊式無砟軌道道床板裂紋控制取得了一定成效，其裂紋寬度基本控制在0．2mm規(guī)范允許的范圍內(nèi)，但是從根本上避免CRTSI型雙塊式無砟軌道道床板裂紋存在一定的技術(shù)困難。第二，為了控制CRTSI型雙塊式無砟軌道道床板兩端的穩(wěn)定性，必須在道床板兩端一定范圍內(nèi)設(shè)計較強的限位措施，如端梁、銷釘?shù)?，并且需要制定完備的施工質(zhì)量保證措施，否則容易導(dǎo)致路基地段連續(xù)道床板結(jié)構(gòu)兩端鼓起，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致設(shè)置的端梁結(jié)構(gòu)失效。第三，連續(xù)道床板結(jié)構(gòu)保持在線路上的穩(wěn)定的前提是道床板結(jié)構(gòu)與支承層之間保持可靠的粘結(jié)，因此在施工過程中應(yīng)該保證支承層表面的拉毛質(zhì)量符合設(shè)計要求，尤其在施工合龍地段，其支承層拉毛容易被施工車輛破壞，因此在施工道床板之前應(yīng)該確保支承層拉毛滿足要求，且支承層表面的浮渣等清理干凈。

無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計一方面應(yīng)該與橋梁、隧道、路基等相關(guān)工程協(xié)調(diào)，而且應(yīng)該考慮環(huán)境因素、施工因素、運營維護因素、軌道工程內(nèi)部各組成結(jié)構(gòu)等的影響和相互作用。堅持單元設(shè)計理念，合理確定軌道結(jié)構(gòu)單元的長度。另外一方面，針對目前敷設(shè)的連續(xù)軌道結(jié)構(gòu)，尤其是橋梁地段跨越梁縫的CRTSⅡ型板式無砟軌道，應(yīng)該針對目前的運營現(xiàn)狀，有針對性開展系列監(jiān)測活動，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析研究，一方面形成連續(xù)敷設(shè)無砟軌道理論計算體系并確定相關(guān)主要設(shè)計參數(shù)，另外一方面積累數(shù)據(jù)編制CRTSⅡ型板式無砟軌道的養(yǎng)護、維修規(guī)程。

篇(3)

1.1概念設(shè)計知識分類與表達(dá)

概念設(shè)計是對設(shè)計問題加以描述,并以方案的形式提出眾多解的設(shè)計階段[7].概念設(shè)計從不同的角度有多種定義[8].一般認(rèn)為,概念設(shè)計是指以設(shè)計要求為輸入、以最佳方案為輸出的系統(tǒng)所包含的工作流程,是一個由功能向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程。

圖1描述了一般概念設(shè)計的工作流程,它包含綜合與評價兩個基本過程。綜合是指根據(jù)設(shè)計要求,運用各種分析、設(shè)計方法推理而生成的多個方案,是個發(fā)散過程；評價則從方案集中擇出最優(yōu),是個收斂過程。概念設(shè)計是將所設(shè)計的產(chǎn)品看成一個系統(tǒng),運用系統(tǒng)工程的方法去分析和設(shè)計。具體說,概念設(shè)計就是將設(shè)計對象的總功能分解成相互有機聯(lián)系的若干功能單元,并以功能單元為子系統(tǒng)進(jìn)行再次分解,生成更低一級的功能單元,經(jīng)過這樣逐層分解,直至對應(yīng)的各個最末端功能單元能夠找到一個可以實現(xiàn)的技術(shù)原理解。概念設(shè)計的主要任務(wù)是功能到結(jié)構(gòu)的映射,概念設(shè)計過程主要包括：功能創(chuàng)新、功能分析和功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作原理解的搜索和確定、功能載體方案構(gòu)思和決策。

根據(jù)概念設(shè)計的過程及人在設(shè)計時的認(rèn)知特點將概念設(shè)計知識分為元知識和實例知識（其分類如圖2所示）。元知識中主要包括功能知識、技術(shù)原理解知識、結(jié)構(gòu)知識等。實例知識中主要包括方案設(shè)計實例、技術(shù)原理解實例、產(chǎn)品實例等知識。

（1）功能知識。主要描述產(chǎn)品完成的任務(wù),描述產(chǎn)品的功能及功能子項。描述產(chǎn)品要完成的功能,包括功能內(nèi)容、實現(xiàn)參數(shù)、性能指標(biāo)等；

（2）技術(shù)原理解知識。描述產(chǎn)品功能及功能子項的原理解答。它的表達(dá)要復(fù)雜些,一方面可用文字、數(shù)字表達(dá)它的說明、解答參數(shù),另一方面,要有圖形支持產(chǎn)品原理解答；

（3）結(jié)構(gòu)知識。描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計狀況,是對原理域知識的細(xì)化和擴充,是求解原理解的結(jié)構(gòu)載體,可描述產(chǎn)品關(guān)鍵部分的形狀、尺寸和參數(shù)。產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的映射（簡稱為功構(gòu)映射）就是對產(chǎn)品的功能模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的求解,是將產(chǎn)品功能性的描述轉(zhuǎn)化為能實現(xiàn)這些功能的具有具體形狀、尺寸及相互關(guān)系的零部件描述。在這里功能是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的抽象,是結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的目的；而結(jié)構(gòu)則為實現(xiàn)某功能而選用的一組構(gòu)件或元件。功能結(jié)構(gòu)間的關(guān)系一般而言是多對多的映射關(guān)系。一個功能可能由一個或多個特征或元件實現(xiàn),而一個特征或元件也可能完成一個或多個功能；

（4）實例知識。已成功或失敗的設(shè)計范例,包括方案設(shè)計實例,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識實例、技術(shù)原理解實例等。它包含了更多的實際因素,是類比設(shè)計和基于實例推理設(shè)計的基礎(chǔ)。

以工程機械中某型滑模式水泥攤鋪機為例,總功能為攤鋪水泥路面,總功能可細(xì)分為滑模作業(yè)、控制作業(yè)等功能,滑模作業(yè)功能又可細(xì)分為提水泥漿、擠壓成型等功能。其中某個功能的實現(xiàn)可能會由幾個結(jié)構(gòu)組合而成,例如滑模式水泥攤鋪機滑模作業(yè)功能就是由螺旋分料器、刮平板等幾個結(jié)構(gòu)一起才能實現(xiàn)。圖3為該水泥攤鋪機的功能層次定義和功能分解結(jié)構(gòu)舉例。該產(chǎn)品所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)分解則如圖4所示。圖5中給出了對于滑模作業(yè)功能的技術(shù)原理解簡圖、技術(shù)原理解的評價、參考產(chǎn)品,以及實現(xiàn)該功能的說明等相關(guān)的知識。

如何利用計算機技術(shù)對概念設(shè)計予以支持,對概念設(shè)計知識進(jìn)行有效的管理,至今仍沒有較好的解決方法。目前的知識建模主要是專家系統(tǒng),最常用的知識模型包括框架、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、謂詞邏輯等。專家系統(tǒng)的知識建模主要側(cè)重符號層的系統(tǒng)實現(xiàn),很少考慮動態(tài)的,非結(jié)構(gòu)化的知識,造成專家系統(tǒng)解決問題的局限性,使得專家系統(tǒng)不能解決大型復(fù)雜問題。

本體作為“對概念化顯式的詳細(xì)說明”[9,10],研究領(lǐng)域內(nèi)的對象、概念和其他實體,以及它們之間的關(guān)系,可以很好地解決概念設(shè)計知識的表達(dá)、檢索和重用等問題。采用本體描述概念設(shè)計知識可以支持細(xì)粒度的產(chǎn)品語義信息的描述,可以形式化地定義特定領(lǐng)域的知識,如概念、事實、規(guī)則等；支持語義層面的集成和共享,基于本體的知識定義可以對知識作普遍的、無歧義的語義解釋,可以保證不同使用者之間進(jìn)行語義層面的信息共享和互操作。

1.2本體建模過程描述

本體是某一領(lǐng)域的概念化描述,著意于在抽象層次提出描述客觀世界的抽象模型,它包括兩個基本的要素：概念和概念之間的關(guān)系。本體的構(gòu)建必須滿足以下的要求：對目標(biāo)領(lǐng)域的清晰描述；概念或概念之間關(guān)系的明確定義；一般性和綜合性原則。本體可以有多種表述方式,包括圖形方式、語言形式和XML文檔形式等。

基于本體的產(chǎn)品概念設(shè)計知識建模過程包括3個階段：

（1）產(chǎn)品概念設(shè)計知識目標(biāo)確定。產(chǎn)品概念設(shè)計知識定位,概念設(shè)計知識的定位決定本體構(gòu)造的功能需求及最終用戶。

（2）產(chǎn)品概念設(shè)計知識本體分析與建立。根據(jù)需求分析,確定該領(lǐng)域的相關(guān)概念及概念屬性,并用XML語言進(jìn)行形式化描述。這個階段是建立概念設(shè)計知識本體的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響到整個本體的生成質(zhì)量,同時也是工作量最大的階段。

（3）產(chǎn)品概念設(shè)計知識本體評價。對所創(chuàng)建的本體進(jìn)行一致性及完備性評價。一致性是指術(shù)語之間的關(guān)系邏輯上應(yīng)保持一致；完備性是指本體中概念及關(guān)系應(yīng)是完善的。我們稱該3階段的組合為產(chǎn)品概念設(shè)計知識本體建模的一個生命周期（見圖6）。

1.3概念設(shè)計知識的本體表示

在此我們以工程機械中滑模式水泥攤鋪機為例,結(jié)合圖3～圖5中的實際知識,從概念實體、概念屬性及概念間關(guān)系等方面來說明產(chǎn)品知識、功能知識、技術(shù)原理解知識、技術(shù)原理解實例等概念設(shè)計知識的本體表示,通過概念蘊涵、屬性關(guān)聯(lián)、相互約束和公理定義等方法揭示了概念間的本質(zhì)聯(lián)系,形成一個語義關(guān)系清晰的產(chǎn)品概念設(shè)計知識模型。建模采用目前最新的OWL語言描述。

表述的語義為一個滑模式水泥攤鋪機繼承了一個產(chǎn)品的所有屬性,此外還具備了關(guān)系屬性：攤鋪能力,同時,又對屬性攤鋪能力作了限制：只能應(yīng)用于滑模式水泥攤鋪機領(lǐng)域,且取值變化只能在攤鋪寬度中（省略了關(guān)于滑模式水泥攤鋪機類似屬性的定義,如攤鋪厚度和攤鋪速度等）。

（3）功能知識類

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表述的語義為一個功能知識只有一個功能名稱,且最少具有一個相關(guān)產(chǎn)品（省略了功能知識類似屬性的定義,如功能編號、功能說明、創(chuàng)建人、創(chuàng)建時間、存儲位置等）。

（4）功能技術(shù)原理解類

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<owl：onPropertyrdf：resource=“#技術(shù)原理解簡圖”/></owl：Restricton>

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表述的語義為一個功能技術(shù)原理解具有對應(yīng)的功能名稱,相關(guān)的技術(shù)原理解簡圖（省略了技術(shù)原理解類似屬性的定義,如評價、參考產(chǎn)品、創(chuàng)建人、創(chuàng)建時間、存儲位置等）。

上述描述中,使用類公理（subclassof）描述了兩個類（概念）之間的繼承關(guān)系,如滑模式水泥攤鋪機類是產(chǎn)品類的子類。在描述類屬性時,使用關(guān)系屬性（objectproperty）描述了類的某個屬性同時也表示了兩個類之間的某種關(guān)系,如攤鋪能力既是滑模式水泥攤鋪機類的一個屬性,同時也表達(dá)了和攤鋪寬度類之間的對應(yīng)關(guān)系。另外,使用屬性公理domain和range表示屬性的應(yīng)用領(lǐng)域和屬性的取值范圍,如屬性攤鋪能力只能用于滑模式水泥攤鋪機類,且它的取值只能是攤鋪寬度數(shù)據(jù)集。

1.4基于本體的概念設(shè)計知識管理的特點和優(yōu)勢

基于本體的概念設(shè)計知識管理可以讓設(shè)計人員更好地重用已有的概念設(shè)計知識,基于本體的概念設(shè)計知識管理具有以下的一些特點或優(yōu)勢：

（1）支持用戶定制知識類別。產(chǎn)品概念設(shè)計過程中,需要運用多種類型的知識,如：功能類、功能技術(shù)原理方案解類等。這些知識的描述和使用有著不同的特點,不能用相同的描述框架來處理?；诒倔w的設(shè)計知識建模允許用戶對設(shè)計中知識類別加以定制,針對每一類別定義其描述屬性,從而較好的解決了概念設(shè)計中多來源多類型知識的表示問題。

（2）支持概念共享的知識庫構(gòu)建。概念設(shè)計知識本體的構(gòu)造澄清了概念設(shè)計領(lǐng)域知識的結(jié)構(gòu),為概念設(shè)計知識的表示打好了基礎(chǔ),而本體中統(tǒng)一的術(shù)語和概念也使概念設(shè)計知識更好地共享成為可能。基于本體的概念設(shè)計知識表示在區(qū)分不同知識類別的同時,建立起概念間的共享聯(lián)系。通過概念間的共享機制,避免了設(shè)計知識庫的數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致問題,方便了知識的建模錄入、檢索及統(tǒng)計處理。

（3）多視圖和基于本體概念的知識檢索。在目前的應(yīng)用系統(tǒng)中一般采用基于關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫查詢方法,由于其數(shù)據(jù)庫組織不是建立在能夠表示概念之間的關(guān)系、事實和實例的領(lǐng)域模型的基礎(chǔ)上,因此無法實現(xiàn)智能查詢和信息推理,也就無法解決語義異構(gòu)性問題。由于不同的組織和人員可能使用不同的詞語表示同一個含義,因此查詢系統(tǒng)得不到意義相同但用詞（語法）不同的內(nèi)容。當(dāng)需要對多個數(shù)據(jù)源進(jìn)行查詢的時候問題更為明顯,多意詞和同義詞會使查詢得到許多不相關(guān)的信息,而忽略另外一些重要信息。

在基于本體的概念設(shè)計知識管理中由于具有統(tǒng)一的術(shù)語和概念,知識庫建立在本體的基礎(chǔ)上,使得基于知識的設(shè)計意圖匹配成為可能。采用基于知識、語義上的檢索匹配,對用戶的檢索請求,通過查詢轉(zhuǎn)換器按照本體把各種檢索請求轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的概念,在本體的幫助下從知識庫中匹配出符合條件的數(shù)據(jù)集合,解決了語義異構(gòu)的問題。

從人在設(shè)計時的認(rèn)知特點出發(fā),可以采用基于功能分解樹的功能設(shè)計知識檢索視圖、基于產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)樹的結(jié)構(gòu)設(shè)計知識檢索視圖,還可以利用本體中已定義的概念定義其它知識檢索視圖,比如需求功能知識檢索視圖、軟件工具使用知識檢索視圖等,實現(xiàn)基于知識檢索的設(shè)計意圖的匹配。

2、基于本體的概念設(shè)計知識管理

2.1概念設(shè)計知識管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合工程機械行業(yè)的實際,本文提出了圖7所示的基于本體的產(chǎn)品概念設(shè)計知識管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)按照知識產(chǎn)生、獲取和利用的流程來構(gòu)建,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括概念設(shè)計知識管理工具、數(shù)據(jù)接口程序以及基于本體的概念設(shè)計知識庫,具體由4個部分構(gòu)成。

（1）概念設(shè)計知識獲取。概念設(shè)計知識的獲取包括從概念設(shè)計知識本體定義、本體之間關(guān)系定義、本體知識庫生成到概念設(shè)計知識獲取整個過程。

（2）概念設(shè)計知識維護。主要包括從概念設(shè)計知識本體維護、本體關(guān)系維護、知識庫重新生成到概念設(shè)計知識維護的過程,實現(xiàn)對本體的屬性修改,各類知識之間的關(guān)系維護,以及知識庫的更新等。

（3）概念設(shè)計知識檢索重用。系統(tǒng)中提供基于多視圖的知識檢索方式,如基于功能分解樹的功能設(shè)計知識檢索視圖、基于產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)樹的結(jié)構(gòu)設(shè)計知識檢索視圖,及用戶定義的其它知識檢索視圖。此外系統(tǒng)提供基于本體概念的知識檢索方式,通過本體映射庫,可以實現(xiàn)同義詞的檢索,保證可能會采用不同的概念和術(shù)語表示相同的設(shè)計信息的人可以得到相同的知識幫助。

（4）概念設(shè)計知識庫的構(gòu)建。要實現(xiàn)基于本體的,支持客戶自定義的概念設(shè)計知識管理,系統(tǒng)必須由足夠的柔性,支持各類知識的存儲,作為系統(tǒng)基石的知識庫的構(gòu)建就不能采用完全預(yù)先定義的方式,在系統(tǒng)中我們采用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫加上在此基礎(chǔ)上經(jīng)過本體定義工具動態(tài)生成的各類知識庫的方法保證基于本體的知識管理的實現(xiàn)。

2.2概念設(shè)計知識管理關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)

篇(4)

（一）優(yōu)化選型原則首先，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中，需要全面掌握建筑基本構(gòu)件特征，根據(jù)建筑、環(huán)境、荷載、使用情況選擇優(yōu)化方案，并且判斷各種情況之間的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)構(gòu)單元；然后借助平面、線型、疊合、交叉等集合形式對結(jié)構(gòu)單元予以轉(zhuǎn)換，使其成為主要結(jié)構(gòu)體系。其次，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置。在保證建筑使用需求與意向的情況下，對建筑樓層蓋水平、柱墻豎向支承系統(tǒng)、基礎(chǔ)系統(tǒng)予以優(yōu)化布置。在此過程中，需要對建筑承載力、側(cè)向與豎向變形、地質(zhì)條件、支承作法等結(jié)構(gòu)性展開對比，明確其是否具有合理性、科學(xué)性與優(yōu)越性。（二）空間作用原則建筑物屬于空間結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中，一定要保證建筑物內(nèi)各個結(jié)構(gòu)空間作用的合理性，恢復(fù)其原有結(jié)構(gòu)，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、安全性與可靠性。（三）結(jié)構(gòu)延性設(shè)計原則通常而言，結(jié)構(gòu)延性主要是由延性系數(shù)表示，其主要就是結(jié)構(gòu)極限變形和屈服變形的比值，此項比值越大，結(jié)構(gòu)延性越好，如果構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件都具備良好的延性，那么，整體結(jié)構(gòu)本身就會具有良好的延性。（四）強柱弱梁設(shè)計原則強柱弱梁設(shè)計的主要目的就是，確保建筑結(jié)構(gòu)在強地震作用下，框架結(jié)構(gòu)塑性鉸先出現(xiàn)在梁上，而不是在柱上。（五）等強度與耗能設(shè)計原則在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，首先考慮的就是等強度與耗能設(shè)計，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須避免因為設(shè)計考慮不周，或者施工不當(dāng)，導(dǎo)致水平承重結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，進(jìn)而影響整個建筑物的安全性與穩(wěn)定性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，充分考慮薄弱環(huán)節(jié)的設(shè)計，盡可能做到等強度，同時重視耗能設(shè)計。在選用耗能構(gòu)件的時候，需要對以下幾點內(nèi)容予以注意：一是，耗能構(gòu)件屈服應(yīng)力依然處在彈性階段，也就是說，其屈服在整個建筑結(jié)構(gòu)中是局部性的，不會導(dǎo)致建筑整體破壞。二是，為了更好的消耗地震能量，耗能構(gòu)件的數(shù)量一定要滿足設(shè)計要求，并且保證構(gòu)件具有良好的延性。三是，耗能構(gòu)件不應(yīng)選擇主要承受豎向荷載的構(gòu)件，如剪力墻、柱等。

二、概念設(shè)計應(yīng)用的注意事項

（一）結(jié)合建筑實際要求，選用合理、科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在實際建筑工程建設(shè)中，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求非常高。要想有效應(yīng)用概念設(shè)計，取得良好的設(shè)計效果，就要保證建筑設(shè)計師具有豐富而合理的想象力，充分結(jié)合實際情況，綜合分析建筑工程的施工條件、現(xiàn)場地理環(huán)境、材料供應(yīng)能力等問題，同時，對結(jié)構(gòu)框架的抗震節(jié)點、應(yīng)力、總體布局等進(jìn)行全面控制，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性與科學(xué)性，進(jìn)而確保建筑建設(shè)的順利完成。比如，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的時候，一定要充分了解建筑材料的性能，充分分析可預(yù)測以及不可預(yù)測的因素，重視整體概念設(shè)計理念，采取一些隔震對策，盡可能降低地震或不可抗力對建筑物的影響，避免建筑物受到破壞，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的預(yù)期效果。（二）不能盲目定論，選用合理的計算簡圖計算簡圖是建筑設(shè)計師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的前提與基礎(chǔ)，是保證建筑結(jié)構(gòu)安全的重要因素，因此，建筑設(shè)計師一定要根據(jù)實際情況，選用合理的計算簡圖，在確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的條件下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的完美，避免出現(xiàn)因為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)影響樓層穩(wěn)定性、安全性的問題，進(jìn)而促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。（三）不可太過依靠計算機，正確分析計算結(jié)果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，建筑設(shè)計師主要就是借助計算機完成計算，因為計算機軟件種類較多，又存在著一些缺陷，導(dǎo)致計算結(jié)果存在著一定的差異。針對此種情況而言，需要建筑設(shè)計師根據(jù)自身專業(yè)水平與業(yè)務(wù)技能，認(rèn)真分析計算結(jié)果，展開反復(fù)的對比與審核，輸入正確參數(shù)，選用合理、科學(xué)的計算結(jié)果，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理想化、科學(xué)化、人性化、安全化。

三、結(jié)束語

篇(5)

當(dāng)前，已經(jīng)存在很多關(guān)于形狀建模技術(shù)的工作，本文主要針對建模技術(shù)在設(shè)計過程中的應(yīng)用，因此交互式建模技術(shù)為本文主要關(guān)注對象．為了更好地輔助設(shè)計，用戶（設(shè)計師）參與已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于CAD系統(tǒng)中．通過與用戶合作，基于用戶智能知識，建模技術(shù)能夠承擔(dān)大范圍模型建立項目，例如交互式街道建?？蚣埽?］．新的用戶輸入設(shè)備也被用來提高用戶與系統(tǒng)之間的交流．FreeDrawer［10］是一款草圖系統(tǒng)，能夠采用基于樣條曲線的自由曲面的繪制．用戶通過磁性筆在虛擬的環(huán)境內(nèi)繪制曲線，所繪制的圖像能夠被系統(tǒng)及時接收和顯示．SurfaceDrawing［11］是一款根據(jù)手的運動路徑來產(chǎn)生有機三維形狀的軟件．操作手的行為能夠通過磁性裝置被系統(tǒng)感知并用來產(chǎn)生幾何形狀．ScanModeling系統(tǒng)采用名為“Wakucon”的輸入設(shè)備通過掃描真實物體進(jìn)行三維形狀生成．通過高科技設(shè)備，用戶?設(shè)計師們能夠在虛擬真實的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行交互式的繪制和建模工作．和這些研究相比，本文更關(guān)注設(shè)計信息的雙向交互．也就是當(dāng)設(shè)計師運用本文提出的方法完成設(shè)計時，其設(shè)計知識能夠被系統(tǒng)感知并保存下來，通過自動化衍生機制進(jìn)行設(shè)計探索．與其他類似研究不同的是，設(shè)計知識不是由工程人員或研究人員后期分析產(chǎn)生，而是直接獲取自設(shè)計師的設(shè)計過程中．本文提出的方法可以自動完成設(shè)計知識獲取和轉(zhuǎn)化過程．形狀文法能夠通過語法系統(tǒng)將設(shè)計表示為2D?3D的可視化形狀（shape）及迭代算法過程（rule）［13］．基于規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)能夠給用戶提供設(shè)計知識和可視化之間的接口．CGA形狀［14］采用過程建模方法應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，允許用戶通過指定建模模塊進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計．壯族形狀文法［15］采用基于網(wǎng)格的形式表示自由、平滑的形狀．通過2D圖案生成表達(dá)用戶的主觀感受［16］．衍生設(shè)計方法結(jié)合形狀文法已經(jīng)應(yīng)用于電話衍生設(shè)計中．在上述研究的基礎(chǔ)上，本文對傳統(tǒng)形狀文法進(jìn)行了改進(jìn)，提出3種類別的規(guī)則并用來在設(shè)計過程中對設(shè)計信息進(jìn)行表示和傳遞．

2動態(tài)形狀表示

在設(shè)計方案產(chǎn)生之前，設(shè)計過程充滿了變數(shù)．設(shè)計師通過其行為表達(dá)他們的設(shè)計思想，并用來建立設(shè)計概念模型．為了更加接近這一自然設(shè)計過程，本文介紹了一種新的形狀表示法———DSR．DSR形狀通過基本設(shè)計行為對目標(biāo)形狀進(jìn)行描述和表示．形狀文法通過其定義的規(guī)則集對設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行描繪．規(guī)則可以表示為：AB，即，形狀A(yù)被替換為形狀B或B的任意形狀子集．一次規(guī)則的應(yīng)用表示一次形狀由A到B的替換．但是，在這一規(guī)則中，形狀如何由A變?yōu)锽的過程是無法體現(xiàn)的．換句話說，形狀由A變?yōu)锽的過程被其結(jié)果所表示．如果能夠表示變化過程而不僅僅是變化結(jié)果，其動態(tài)的過程信息就可以被用在不同的初始形狀A(yù)′中，來產(chǎn)生更多的新形狀｛B1，B2，…，Bn｝．這也就是本文提出DSR形狀的基本思想．本文定義了9個類別的基本形狀規(guī)則———ElementalRule［3］（簡稱ER）．通過對于三維形狀操作的研究［18］，9類ER群體能夠基本覆蓋所有的形狀操作需求，例如Add（添加）、Delete（刪除）、Cutvertices（部分刪除）和Cutedges（部分刪除）．通過上述4類基本形狀操作，本文選用矩形和球作為基本圖元，可以產(chǎn)生9種不同種類的ER規(guī)則［3］．大多數(shù)形狀都可以通過這些ER規(guī)則的結(jié)合使用進(jìn)行表示．除了正交的形狀，對于具有曲線表面的形狀，可以通過球體作為基本圖元進(jìn)行生成．定義1．DSR形狀．DSR形狀是一種有限的形狀元素集，通過以特定順序應(yīng)用ER規(guī)則進(jìn)行生成．一個DSR形狀可以被形式化表示為形狀元素集與有序的ER規(guī)則應(yīng)用序列，｛S＊｜ER（i1），ER（i2），…，ER（in）｝．S＊［19］表示初始形狀或其任意的子集，一般被用來表示ER規(guī)則的左半部分．傳統(tǒng)的規(guī)則應(yīng)用方法為形狀替代［15］，這在基于ER規(guī)則應(yīng)用過程中，會對具有光滑曲面特征的形狀的外觀造成破壞［3］．因此，本文提出一種新的規(guī)則應(yīng)用模式———行為捕獲模式（actioncapturemode，ACM）．定義2．行為捕捉模式（ACM）．行為捕捉模式能夠在保證原有形狀外觀不被破壞的前提下，保留規(guī)則變化意圖．基于物體最小包圍盒，生成物體的形狀為目標(biāo)形狀與規(guī)則右邊形狀的布爾交運算（SObject＿Left∩SRule＿Right）．通過ACM應(yīng)用模式，DSR形狀能夠表示一個規(guī)則應(yīng)用后的形狀變化過程（從規(guī)則的左半部分變?yōu)橛野氩糠郑@確保規(guī)則的應(yīng)用可以不受目標(biāo)形狀的幾何復(fù)雜性約束．換句話說，當(dāng)產(chǎn)生一個DSR形狀規(guī)則后，它可以被應(yīng)用到不同的初始形狀，從而產(chǎn)生不同效果．這與設(shè)計過程的模糊性相吻合．這里通過一個案例展示應(yīng)用ACM模式后的形狀變化．本文邀請一位設(shè)計師設(shè)計了一個概念化的椅子模型，如圖1所示．簡潔和造型的流暢性是唯一對于該造型的前期要求．通過DSR規(guī)則，椅子的概念模型可以通過DSR形狀進(jìn)行表示．通過圖1所示的DSR規(guī)則可以清楚地看到，椅子模型是由一個立方體變化產(chǎn)生．基于ACM應(yīng)用模式，可以將圖1所示的DSR規(guī)則應(yīng)用到不同初始形狀上，例如杯子形、圓柱體、蘋果形狀和平頭截體，如圖2所示．因為DSR形狀能夠以動態(tài)的形式表示，即形狀的產(chǎn)生過程可以記錄在DSR形狀中．因此，基于DSR的規(guī)則能夠應(yīng)用到不同的初始形狀從而產(chǎn)生更多的新設(shè)計模型．如上面案例所示，設(shè)計行為（從一個實體產(chǎn)生一把椅子）通過DSR形狀保存了下來．在ACM模式的應(yīng)用下，該設(shè)計行為能夠應(yīng)用到不同的初始群體，產(chǎn)生不同效果的椅子模型．下面通過一個小規(guī)模的問卷調(diào)查，對新設(shè)計模型的效果進(jìn)行評價．200位侯選者被選來進(jìn)行關(guān)于新模型效果的問卷調(diào)查．其中有170位年齡在20～30歲之間的學(xué)生，以及30位具有3～5年專業(yè)設(shè)計經(jīng)驗的設(shè)計師．問卷調(diào)查包括4個問題：1）請比較圖1與圖2中的椅子模型是否相似？2）圖2中的椅子能否由圖1中的椅子經(jīng)過推理得到？3）請根據(jù)圖1中的椅子形狀，根據(jù)自己的理解進(jìn)行模型再現(xiàn)．請通過草圖的形式對設(shè)計過程進(jìn)行可視化．4）請分別從審美、新穎和舒適度3方面對上述5個椅子模型進(jìn)行評價．在訪問調(diào)查過程中，僅將圖1和圖2中規(guī)則的右半部分展現(xiàn)給問卷參與者．調(diào)查結(jié)果顯示：對于問題1），136人認(rèn)為相似而52人認(rèn)為不相似，其余沒有意見．對于問題2），超過60％的參與者認(rèn)為可以通過推理的方式獲得，并表示這些椅子具有某些潛在的關(guān)聯(lián)．對于問題3），雖然面對相同的椅子模型，不同的參與者給出了多種多樣的生成方法．換句話說，雖然最終模型相同，但是生成的過程卻是多種多樣的．“自頂向下”的設(shè)計模式被廣泛采用．對于問題4），“蘋果型”的椅子被多數(shù)人認(rèn)為最好看和有新意，圖2中的椅子模型被認(rèn)為最舒適．調(diào)查后，當(dāng)參與者知道4個新椅子模型是由同一模型推理產(chǎn)生時，都在不同程度上表示了驚訝．他們表示：從同一個模型推理出全部4個新模型對他們來說是非常困難的．這也從側(cè)面表現(xiàn)出DSR形狀的提出能夠反映出設(shè)計過程中的突發(fā)性特征．目前，通過ER規(guī)則庫和ACM應(yīng)用模式，能夠產(chǎn)生多種多樣的三維設(shè)計模型，如圖3所示．

3DSR形狀文法設(shè)計語言

定義3．DSR形狀文法．DSR形狀文法是一個四元集｛S，L，R，I｝，其中：1）S是DSR形狀的有限集合；2）L是標(biāo)簽的有限集合，用于控制形狀文法在時間和空間上的推進(jìn)；3）R是DSR規(guī)則的有限集合；4）I是一個自由實體，作為形狀文法應(yīng)用的起點，稱為初始形狀．在DSR形狀文法中，設(shè)計過程能夠通過形狀集和規(guī)則集進(jìn)行表示，進(jìn)而形成設(shè)計語言［20］．由于DSR形狀可以表示動態(tài)設(shè)計信息（設(shè)計行為），因此該設(shè)計語言可以表現(xiàn)設(shè)計師有意識的行為和思想．在工程設(shè)計中，設(shè)計過程開始自包含設(shè)計問題分析、設(shè)計解空間解析、設(shè)計表達(dá)和結(jié)果可視化在內(nèi)的多個循環(huán)．因此在DSR設(shè)計文法中，本文建立了有結(jié)構(gòu)的規(guī)則系統(tǒng)來表示設(shè)計思路。在DSR形狀文法中包括3種類型的規(guī)則：DSR規(guī)則、輔助規(guī)則（auxiliaryrule）和布局規(guī)則（layoutrule）．DSR規(guī)則是用來在設(shè)計過程中產(chǎn)生形狀變化．物理方面的形狀變化可以被DSR形狀表示并保存．輔助規(guī)則主要是用來處理通用的三維模型操作：‘拉伸’、‘縮放’、‘旋轉(zhuǎn)’、‘扭曲’等．在設(shè)計過程中，設(shè)計師會在最終方案確定之前不停地做出決定，關(guān)于當(dāng)前設(shè)計模型的評價和接下來的修改會對整體設(shè)計產(chǎn)生什么影響？通常來說，對于整體設(shè)計產(chǎn)生的影響將會起到主要作用．因此，這種決定將會一直循環(huán)，直至滿意的設(shè)計方案產(chǎn)生．類似于真實的設(shè)計過程，布局規(guī)則主要用于指定當(dāng)前形狀和整體模型的關(guān)聯(lián)和影響．2類特殊的功能規(guī)則被采用：“SliceRule”和“CombineRule”．通過這2個功能規(guī)則，模型可以被分解、合并為任意的子形狀用來承載DSR規(guī)則和輔助規(guī)則的運用．因為設(shè)計過程不是直線型推進(jìn)，而是螺旋型推進(jìn)的，本文提出針對布局規(guī)則的3種關(guān)系。圖5a所示的‘梯子’關(guān)系表示設(shè)計過程中的因果關(guān)系：Step2發(fā)生是由于Step1引起的，后面步驟的產(chǎn)生是由于其前面步驟而產(chǎn)生的．在設(shè)計中，前后的因果關(guān)系并不僅僅具有線性繼承和相鄰繼承，也就是說，前面n代的步驟都會對第n＋1代的產(chǎn)生具有影響．并且，其影響并不是隨著相隔代數(shù)的增加而減少（設(shè)計突發(fā)性）．圖5b所示的交叉關(guān)系體現(xiàn)了設(shè)計過程中的選擇性．在上一步的布局行為產(chǎn)生后，有可能會產(chǎn)生多種潛在的設(shè)計推進(jìn)方法（Step2～Stepn）．圖5c所示的平行關(guān)系體現(xiàn)的是設(shè)計過程中的分離行為，即設(shè)計步驟A1，A2與B1，B2之間的推進(jìn)是弱連通的，之間沒有必然的聯(lián)系．當(dāng)然，在設(shè)計過程中，每一種類型并不具有清晰的分割，而常常是多種關(guān)系交錯發(fā)生在同一設(shè)計過程中的．本文將圖1所示的椅子概念的設(shè)計作為案例來表現(xiàn)DSR形狀文法的應(yīng)用之一．通過上述調(diào)查問卷，作者邀請了很多職業(yè)設(shè)計師對相同的椅子模型（圖1）應(yīng)用本文所提出的方法進(jìn)行重現(xiàn)設(shè)計．因此通過DSR形狀文法能夠得到很多不同設(shè)計語言．其中，3種設(shè)計語言被選取作為本文案例，展示3種規(guī)則對于設(shè)計知識的保存和應(yīng)用．在圖6中，設(shè)計語言A共有6步．其中，Step1和Step4為布局規(guī)則．Step2將立方體分割為3部分用來產(chǎn)生扶手—椅子主體—扶手．Step4將椅子主體設(shè)計分為上下2部分．Step3，Step5，Step6屬于DSR規(guī)則，用來對相應(yīng)選取的形狀進(jìn)行物理外觀的變化．在該設(shè)計語言中，Step2和Step4之間屬于‘階梯’關(guān)系，因為如果沒有Step2，Step4就不會發(fā)生．圖6中設(shè)計語言B分為7步．其中，Step2和Step4為布局規(guī)則，其余為DSR規(guī)則．Step2和Step4之間屬于‘交叉’關(guān)系．在Step2后，以后的操作具有2個選擇．而Step3和Step5屬于‘平行’關(guān)系，也就是說，它們之間沒有必然的先后順序，屬于弱連通．圖6中設(shè)計語言C包括4步．其中Step2為布局規(guī)則，其余為DSR規(guī)則．‘平行’關(guān)系在該設(shè)計語言中得到了體現(xiàn)。上述3個設(shè)計語言的獲取都由系統(tǒng)自動完成的．設(shè)計師被邀請來使用本文建立的3D交互式建模引擎，通過可視化界面和窗口控件交互操作，他們可以像在常規(guī)3D建模軟件中一樣進(jìn)行工作．與此同時，系統(tǒng)能夠根據(jù)其設(shè)計操作對整個設(shè)計過程通過DSR形狀文法進(jìn)行獲取和保存，繼而產(chǎn)生設(shè)計語言．本系統(tǒng)采用ACIS技術(shù)，在Windows平臺下運用C＋＋語言實現(xiàn)的。將3個不同的設(shè)計語言應(yīng)用到衍生式設(shè)計框架中，在系統(tǒng)內(nèi)可以快速地產(chǎn)生3種不同的設(shè)計方案群體，如圖8所示．圖8a所示模型是根據(jù)設(shè)計語言A衍生而來的，體現(xiàn)了椅子主體的一體化設(shè)計和懸空椅子扶手的思想．圖8b所示模型是根據(jù)設(shè)計語言B衍生而來的，體現(xiàn)了椅子上下部分不同的設(shè)計風(fēng)格．圖8c所示的模型是根據(jù)設(shè)計語言C產(chǎn)生的，體現(xiàn)了扶手和椅子主體的一體化風(fēng)格．每一個新椅子都能夠通過DSR形狀進(jìn)行表示和存儲．也就是說，它們都可以做到圖2中類似的衍生式變換．當(dāng)作者將新的設(shè)計模型給3位設(shè)計語言的設(shè)計者觀看時，他們都非常感興趣．他們表示，其原始設(shè)計思路是在本文的3D建模系統(tǒng)中花費了1～2h不等的時間完成的．然而，所有的衍生設(shè)計模型都是在1min內(nèi)通過基于系統(tǒng)自動產(chǎn)生的．這大大節(jié)約了設(shè)計周期．從美觀和創(chuàng)新價值方面，新產(chǎn)生的模型都比較令人滿意．雖然，這些新模型還不能直接作為設(shè)計方案進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)計流程，但它們都表現(xiàn)出原始設(shè)計方案的設(shè)計思想，并且在設(shè)計效果上有了較大的不同，給予設(shè)計者感官上直接的沖擊和新穎的刺激，能夠有助于其設(shè)計知識的擴展和設(shè)計構(gòu)思的產(chǎn)生．

4結(jié)論

篇(6)

五軸數(shù)控銑床方案設(shè)計

1總體方案設(shè)計

筆者所研究的五軸數(shù)控銑床,是一種針對模具加工的高速、高效率機床,并可以選配五軸功能,可使工件在一次裝夾下,完成五面的加工。為了實現(xiàn)高性能動態(tài)特性,其基本結(jié)構(gòu)考慮為工作臺固定,橫梁-滑座-主軸箱移動分別實現(xiàn)三坐標(biāo)進(jìn)給,具有三坐標(biāo)自動定位和三坐標(biāo)聯(lián)動機能。固定工作臺可以換成雙擺工作臺,實現(xiàn)五軸聯(lián)動。主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2具體方案設(shè)計

2.1第1種方案

第1種方案將該五軸數(shù)控銑床設(shè)計為龍門式,具體工作形式可以描述為:龍門架則沿床身作縱向(x方向)運動,滑枕沿著龍門架作橫向(y方向)移動,主軸箱沿著滑枕作z方向的移動。工件固定在平轉(zhuǎn)臺上,平轉(zhuǎn)臺固定在立轉(zhuǎn)臺上。平轉(zhuǎn)臺繞z軸作轉(zhuǎn)動,立轉(zhuǎn)臺又同時繞x軸轉(zhuǎn)動。這樣就實現(xiàn)了兩個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動,如圖2所示。

2.2第2種方案

該方案為立式五軸數(shù)控銑床,其底座固定,滑枕沿著底座作x方向移動,立柱在滑枕上作y方向移動,主軸箱沿著立柱作z方向移動,這樣就實現(xiàn)了三軸聯(lián)動。工件固定在平轉(zhuǎn)臺上,平轉(zhuǎn)臺又固定在立轉(zhuǎn)臺上。平轉(zhuǎn)臺繞z軸轉(zhuǎn)動,立轉(zhuǎn)臺又同時繞x軸轉(zhuǎn)動,這樣就實現(xiàn)了兩個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。當(dāng)給該數(shù)控銑床輸入程序時就會實現(xiàn)五軸聯(lián)動。五軸分別為3個平動軸和2個轉(zhuǎn)動軸,如圖3所示。

該立式五軸與龍門式五軸的運動方案基本相同,不同的是布局上有區(qū)別。龍門式數(shù)控銑床的主軸箱沿著滑枕作z方向移動,而該立式五軸數(shù)控銑床的主軸箱則沿著立柱進(jìn)行z方向移動。

2.3第3種方案

該方案也是立式五軸數(shù)控銑床,床身固定在地面上,滑枕在床身上沿著y軸方向移動,支座在床身上沿著z軸方向移動,同時工作臺在支座上沿著x軸方向移動,這樣就實現(xiàn)了三軸聯(lián)動。平轉(zhuǎn)臺固定在工作臺上繞著z軸方向作回轉(zhuǎn)運動,刀具固定在立轉(zhuǎn)臺上,立轉(zhuǎn)臺在滑枕上繞著y軸作回轉(zhuǎn)運動,如圖4所示。

基于ADAMS運動仿真

1對3種設(shè)計方案的運動仿真

應(yīng)用SolidWorks三維繪圖軟件對每種設(shè)計方案中的數(shù)控銑床進(jìn)行建模,然后導(dǎo)入到ADAMS軟件中。在ADAMS軟件中把模型加入約束、驅(qū)動并對運動方式進(jìn)行編程仿真,模擬出五軸數(shù)控機床的運轉(zhuǎn)情況,可以在虛擬的條件下看到機床的物理形態(tài)和動態(tài)運轉(zhuǎn)情況,達(dá)到可視化目的。

在設(shè)計該機床運動軌跡時,ADAMS軟件雖然可以實現(xiàn)五軸聯(lián)動,但是五軸聯(lián)動后的運動軌跡并不直觀,因此決定采用三軸聯(lián)動。

第1種方案中先設(shè)置床身與橫梁處的Motion3、橫梁與滑枕處的Motion2、滑枕與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖5、圖6所示為第1種設(shè)計方案的三維模型和刀具軌跡。

第2種方案中先設(shè)置床身與滑枕處的Motion1、滑板1與滑枕處的Motion2、滑板1與滑板2處的Motion3,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖7、圖8所示為第2種方案的三維模型和刀具軌跡。第3種方案中先設(shè)置底座與滑枕處的Motion1、底座與滑板處的Motion3、支撐臺與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步。該方案與前兩個方案的不同之處在于不是由刀具直接形成螺旋線,而是工件在工作臺上作圓周運動,刀具作直線運動,由這兩種運動形成螺旋線。圖9、圖10所示為第3種方案的三維模型和合成軌跡。

2結(jié)果分析

2.1第1種方案

該布局形式為龍門架移動式,其主軸可以在龍門架的橫向與垂直溜板上運動,而龍門架則沿床身作縱向運動。如圖6所示方案1中的刀具運行軌跡為螺旋線,該方案采用x,y軸的對稱布局形式,提高了機床的熱穩(wěn)定性及加工精度。這種布局適用于加工較重的工件,可以減小銑床的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。該龍門銑床的優(yōu)點是:

1)占地面積小。工作臺移動式龍門銑床,整機長度必須兩倍于縱向行程長度,而第1種方案設(shè)計的龍門銑床的整機長度只需縱向行程加上龍門架側(cè)面寬度即可;

2)動態(tài)響應(yīng)好。該移動式龍門銑床采用的是固定工作臺,一般與床身整體鑄出,龍門框架縱向運動的驅(qū)動力矩等值不變,不會因工件的承載重量的改變而變化,從而保證了加工精度和機床的響應(yīng)性能。

2.2第2種方案

該機床為立式數(shù)控銑床,采用工作臺轉(zhuǎn)動,且主軸沿垂直溜板上、下運動。由滑枕和滑板實現(xiàn)x,y兩個坐標(biāo)的移動,主軸沿立柱上下實現(xiàn)z坐標(biāo)移動。如圖8所示的方案2中的刀具運行軌跡,主要優(yōu)點在于z軸導(dǎo)軌的承重是固定不變的,有利于提高z軸的定位精度和精度的穩(wěn)定性;但是由于本銑床的z軸承載較重,不利于提高z軸的快速性。

2.3第3種方案

該機床為立式數(shù)控銑床,工作臺沿z坐標(biāo)上、下移動,主軸頭為轉(zhuǎn)動式。圖10所示為方案3的合成軌跡,該方案由工作臺和滑枕實現(xiàn)了x,y坐標(biāo)的移動。其主要優(yōu)點是適用于加工質(zhì)量較小的工件,缺點是機床的結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定,導(dǎo)致加工精度受到影響。

綜上所述,根據(jù)表2給出的技術(shù)要求可知,龍門式五軸數(shù)控銑床工作行程要求較大,承重要求較高,因此第3種方案不符合設(shè)計要求。從機床布局的結(jié)構(gòu)來看,龍門式的布局更為合理,而第2種方案設(shè)計的立式五軸數(shù)控銑床的熱穩(wěn)定性及剛性都不如第1種方案設(shè)計的龍門式五軸數(shù)控銑床。

結(jié)論

1)將可視優(yōu)化設(shè)計與概念設(shè)計相結(jié)合,提出了數(shù)控機床概念設(shè)計流程,并應(yīng)用于某五軸數(shù)控銑床的方案設(shè)計。

篇(7)

1、在畢業(yè)論文工作期間,工作刻苦努力,態(tài)度認(rèn)真,遵守各項紀(jì)律,表現(xiàn)出色。

2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù),表現(xiàn)出較強的綜合分析問題和解決問題的能力。

3、論文立論正確,理論分析透徹,解決問題方案恰當(dāng),結(jié)論正確,并且有一定創(chuàng)見性,有較高的學(xué)術(shù)水平或較大的實用價值。

4、論文中使用的概念正確,語言表達(dá)準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),條理清楚,邏輯性強,欄目齊全,書寫工整。

5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論準(zhǔn)確可靠,能夠正確使用計算機進(jìn)行研究工作。

7、在論文答辯時,能夠簡明和正確地闡述主要內(nèi)容,能夠準(zhǔn)確深入地回答主要問題,有很好的語言表達(dá)能力。

二、良(80-89分):

1、在畢業(yè)論文工作期間,工作努力,態(tài)度認(rèn)真,遵守各項紀(jì)律,表現(xiàn)良好。

2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù);具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。

3、論文立論正確,理論分析得當(dāng),解決問題方案實用,結(jié)論正確。

4、論文中使用的概念正確,語言表達(dá)準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),條理清楚,欄目齊全,書寫工整。

5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論準(zhǔn)確,能夠正確使用計算機進(jìn)行研究工作。

7、在論文(設(shè)計)答辯時,能夠簡明和正確的闡述主要內(nèi)容,能夠準(zhǔn)確地回答主要問題,有較好的語言表達(dá)能力。

三、中(70-79):

1、在畢業(yè)論文工作期間,工作努力,態(tài)度比較認(rèn)真,遵守各項紀(jì)律,表現(xiàn)一般。

2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù);綜合分析問題和解決問題的能力一般。

3、論文立論正確,理論分析無原則性錯誤,解決問題方案比較實用,結(jié)論正確。

4、論文中使用的概念正確,語句通順,條理比較清楚,欄目齊全,書寫比較工整。

5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論基本準(zhǔn)確,能夠正確使用計算機進(jìn)行研究工作。

7、在論文答辯時,能夠闡述主要內(nèi)容,能夠比較正確地回答主要問題。

四、及格(60-69):

1、在畢業(yè)論文工作期間,基本遵守各項紀(jì)律,表現(xiàn)一般。

2、能夠在教師指導(dǎo)下,按時和全面地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù)。

3、論文立論正確,理論分析無原則性錯誤,解決問題的方案有一定的參考價值,結(jié)論基本正確。

4、論文中使用的概念基本正確,語句通順,條理比較清楚,欄目齊全,書寫比較工整。

5、論文寫作格式基本規(guī)范,基本符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上基本規(guī)范,基本能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論基本準(zhǔn)確,能夠使用計算機進(jìn)行研究工作。

7、在論文答辯時,能夠闡述出主要內(nèi)容,經(jīng)答辯教師啟發(fā),能夠回答主要問題。

五、不及格(59分以下,同時具備以下三條或三條以上者):

1、在畢業(yè)論文工作期間,態(tài)度不夠認(rèn)真,有違反紀(jì)律的行為。

2、在教師指導(dǎo)下,仍不能按時和全面地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù)。

3、論文中,理論分析有原則性錯誤,或結(jié)論不正確。