有知识的集中表现。知识不断更新，模型也不断发展，没有一成不变的模型。所以优化研究 归根结底也离不开对所研究问题的各种来源的知识获取。采用简单的算例讨论算法，是研究 数学，不是研究设计。如果认为离开知识获取就能够优化设计问题，就是一种误解。 数字仿真不仅仅虚拟对象在某个时刻的功能，还要仿真它在整个生命周期中由于各种原 因而发生的变化。首先是加工制造的过程，选用什 么材料，如何进行成形加工，如何进行热处理，如 何进行切削加工，如何进行装配，等等，都可能影 响全生命周期中功能的稳定性。例如核电站在高 温、高压、强辐射中的结构，选择一种材料、一种 焊接工艺、一种特性的焊条，经过一年以后，材料 的厚度腐蚀掉了多少，焊缝的强度降低了多少，剩 余寿命还有多少？这在设计中就要有预测。又如一 个转子轴承系统，当把滑动轴承或滚动轴承改成主 图2-6、轴承底座的可铸造性仿真。 动电磁轴承，因为增加了许多传感器和导线，铸造的壳体形状和装配过程都变得十分复杂。 设计的壳体在铸造过程中是否会发生裂纹、疵病，以及装配中会发生什么冲突和困难？都要 在设计中有充分的估计。对于前一个问题，可以通过铸造时金属凝固过程的数字仿真进行预 测（图2-6），后一个问题则由仿真装配过程的数字样机（图2-7）来加以优化。常常听到一 种说法：“设计不难，难在做不出来。加工才是当前最大的问题。”这是把设计理解为就是画 图的结果。在纸上画一个形状，当然不难。但是如果设计一个加工不了的东西，或者加工成 本太高，这不是别人的问题，恰恰正是设计工程师的错误。对于持上面这种观点的人来说， 设计就是很困难的工作了。 不仅是加工过程，加工以后的储存、运输、使用条件和人员的素质都会影响设计对象对 性能和约束条件满足程度的变化。全生命周期设计要求设计工程师对设计对象在整个生命周 期中的风险负责。 不管怎样，数字仿真由于它的便捷、省钱， 越来越在工程设计中受到青睐，尤其是作为设计 的先期评估、测试和优化手段。但是，由于上面 0自e 所提到的问题，对于比较重要的零、部件，则需 要进行物理模型试验解决。 第二个层面是物理模型试验，物理模型试验 是在试验台上对实物试件行为的考察，和数字仿 图2-7、虚拟装配评估. 真相比需要更多的时间、人力和物力。试验台有 通用和专用的不同，通用试验台绝大多数已经商品化，例如材料疲劳试验机；专业试验台应 用较多的也已经商品化，例如发动机性能试验台、轴承试验台等等，其他则需要为特定的试 验目的专门设计制造，特别是被试验的试件，总是需要按试验目的专门设计和制造。人通常 在试骏台范围以外操纵试验，有时为了获得人的感受，人也参与其中，成为试验装置的一部 分。所以物理模型试验，即使已经有了试验台，仅仅准备试件，也比数字仿真模型复杂，而 且试验的进程，根据不同目的，可能要花费很长时间和很多资金，一般总是在某个设计解决 方案已经经过数字仿真的初步筛选，只对极少数重要的零件、部件或整机进行。 在数字仿真中，有时很难建立一些行为的数学模型，这时可以用物理模型试验和数字模 型仿真联合工作，称为混合仿真。例如模拟宇宙载人舱，它的运动、载荷和环境可以由数字 仿真实现，而加载、载人仓、仓中的设施和人员则由物理上和生理上真实的仓和人参加试验。 这与发射一个真的载人舱到空间去相比，花费的时间和资金已小得多了，更重要的是风险特 别是关于人的生命的风险降低了很多。有知识的集中表现。知识不断更新, 模型也不断发展, 没有一成不变的模型。所以优化研究 归根结底也离不开对所研究问题的各种来源的知识获取。采用简单的算例讨论算法，是研究 数学，不是研究设计。如果认为离开知识获取就能够优化设计问题，就是一种误解。 数字仿真不仅仅虚拟对象在某个时刻的功能，还要仿真它在整个生命周期中由于各种原 因而发生的变化。首先是加工制造的过程，选用什 么材料，如何进行成形加工，如何进行热处理，如 何进行切削加工，如何进行装配，等等，都可能影 响全生命周期中功能的稳定性。例如核电站在高 温、高压、强辐射中的结构，选择一种材料、一种 焊接工艺、一种特性的焊条，经过一年以后，材料 的厚度腐蚀掉了多少，焊缝的强度降低了多少，剩 余寿命还有多少？这在设计中就要有预测。又如一 个转子轴承系统，当把滑动轴承或滚动轴承改成主 动电磁轴承，因为增加了许多传感器和导线，铸造的壳体形状和装配过程都变得十分复杂。 设计的壳体在铸造过程中是否会发生裂纹、疵病，以及装配中会发生什么冲突和困难？都要 在设计中有充分的估计。对于前一个问题，可以通过铸造时金属凝固过程的数字仿真进行预 测（图 2-6），后一个问题则由仿真装配过程的数字样机（图 2-7）来加以优化。常常听到一 种说法：“设计不难，难在做不出来。加工才是当前最大的问题。”这是把设计理解为就是画 图的结果。在纸上画一个形状，当然不难。但是如果设计一个加工不了的东西，或者加工成 本太高，这不是别人的问题，恰恰正是设计工程师的错误。对于持上面这种观点的人来说， 设计就是很困难的工作了。 图 2-6、轴承底座的可铸造性仿真。 底座优化铸造工艺分析 不仅是加工过程，加工以后的储存、运输、使用条件和人员的素质都会影响设计对象对 性能和约束条件满足程度的变化。全生命周期设计要求设计工程师对设计对象在整个生命周 期中的风险负责。 不管怎样，数字仿真由于它的便捷、省钱， 越来越在工程设计中受到青睐，尤其是作为设计 的先期评估、测试和优化手段。但是，由于上面 所提到的问题，对于比较重要的零、部件，则需 要进行物理模型试验解决。 第二个层面是物理模型试验，物理模型试验 是在试验台上对实物试件行为的考察，和数字仿 真相比需要更多的时间、人力和物力。试验台有 通用和专用的不同，通用试验台绝大多数已经商品化，例如材料疲劳试验机；专业试验台应 用较多的也已经商品化，例如发动机性能试验台、轴承试验台等等，其他则需要为特定的试 验目的专门设计制造，特别是被试验的试件，总是需要按试验目的专门设计和制造。人通常 在试验台范围以外操纵试验，有时为了获得人的感受，人也参与其中，成为试验装置的一部 分。所以物理模型试验，即使已经有了试验台，仅仅准备试件，也比数字仿真模型复杂，而 且试验的进程，根据不同目的，可能要花费很长时间和很多资金，一般总是在某个设计解决 方案已经经过数字仿真的初步筛选，只对极少数重要的零件、部件或整机进行。 图 2-7、虚拟装配评估。 在数字仿真中，有时很难建立一些行为的数学模型，这时可以用物理模型试验和数字模 型仿真联合工作，称为混合仿真。例如模拟宇宙载人舱，它的运动、载荷和环境可以由数字 仿真实现，而加载、载人仓、仓中的设施和人员则由物理上和生理上真实的仓和人参加试验。 这与发射一个真的载人舱到空间去相比,花费的时间和资金已小得多了，更重要的是风险特 别是关于人的生命的风险降低了很多。 7