项目主要目标是建立机械系统CAD装配模型行为图自动提取的理论方法。行为图结点表示不同的系统结构形态，体现不同的零部件接触关系及整体形状拓扑，如亏格、通道和内腔数等；变迁关系体现结构形态的邻接关系和外界使动条件下存在的形态转移方向。行为图提取的主要步骤是：（1）根据CAD模型自动构建表达系统在当前结构形态下动态变化趋势规律的几何物理模型，主要表达几何变化范围和物理使动条件；（2）根据此模型从当前结构形态自动搜索出邻接形态，并递归地更新新形态下的CAD模型、构建新的几何物理模型、进而推演出其他可达形态；（3）利用这些形态及变迁关系形成系统行为图。作为应用，本项目还将研究机械CAD模型的功能行为实现检测和模型优化方法。项目主要特色是提出能够处理具有变自由度和非固定物理方程的机械系统形态遍历方法。研究成果将为机械CAD模型检测提供理论方法，在多功能机械系统的功能设计与详细设计之间建立可操作的纽带。 2100433B

识别装配CAD模型全局对称性，能大幅降低装配模型CAE分析的运算规模。装配模型通常结构复杂且数据量大，对称性识别十分困难。装配模型全局对称性的快速识别对提高CAE分析效率意义重大。. 本项目首先研究零件CAD模型的对称性快速识别方法，以此为基础，主要研究面向CAE分析的装配CAD模型全局对称性识别方法，研究内容包括几何级、特征级、静态级、动态级CAD模型的对称性识别。不同于以往以点、边、面为基本信息单元，本项目以特征、零件等宏观信息单元为基本识别单元，基于层次递进分而治之的思想，通过先识别后验证，逐步识别CAD模型的全局对称性。提出B-Rep模型、特征模型、静态装配模型及动态装配模型的对称性识别方法。这些方法不仅利用模型的几何信息，更是充分利用特征、装配关系、运动副等工程信息，通过建立对称关联规则、几何推理等方法，有效降低装配模型对称性识别运算规模，从而提高其对称性识别效率。

机械系统设计中部件组成、几何形状、材料分布以及尺寸参数的确定是一件极其复杂的工作，单纯依靠人的直觉和经验是无法完成的；基于分析计算的优化技术是公认的解决这一问题的重要途径。然而，现阶段设计、分析与优化软件系统的分离状态使得实施集成设计优化技术极不方便。主要难点体现在：（1）如何基于CAD设计模型构建体现系统不同层次与行为的分析优化模型？（2）如何集成执行不同子系统与行为分析计算任务的软件系统？（3）集成计算的效率以及模型产权保护等问题。 针对上述问题，本项目开展了相关研究工作。首先，基于装配模型接触变迁关系分析，研究了表示机械系统不同运动行为的复合配置空间方法。其次，研究了基于CAD模型的分析建模方法，包括等几何分析方法和CAD-CAE集成方法。最后，项目研究了系统联合分析优化求解技术，包括分析模块封装技术、网络计算服务和提高计算效率方法。本项目在执行上述研究任务的过程中取得的下列主要研究成果。（1）具有可变运动副机械系统复合配置空间的分片连接表示方法；（2）机械系统接触状态变迁关系生成方法；（3）具有组合曲面部件的等几何分析方法；（4）组合实体CSG几何模型的等几何分析方法；（5）等几何分析中层次细分局部求解方法；（6）面向复合材料层合板结构件分析优化的CAD-CAE集成方法；(7) 发动机活塞-缸套系统的集成分析优化方法；（8）基于模型的网络设计计算服务软件设计技术。在上述研究成果基础上，课题组开发了相关软件原型系统，部分技术在发动机和某航天结构件的分析优化中进行了初步应用。 本项目取得的成果为在CAD环境下开发机械系统设计优化软件提供了一定的理论和方法基础，主要体现在：复合配置空间为行为分析提供综合建模框架；相关等几何分析方法支持在精确CAD模型上直接构建CAE模型；异地设计计算服务技术为不同分析与优化模块集成提供连接方法、同时具有知识产权保护作用。 2100433B