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基于价值工程的建设方案优化设计导语：在建设领域中，为了确保项目的顺利进行和最大程度地满足利益相关者的需求，建设方案的设计至关重要。
而基于价值工程的建设方案优化设计，是一种系统的方法，旨在通过最大程度地提高项目的价值，实现经济、环境和社会效益的平衡。
本文将探讨基于价值工程的建设方案优化设计的原理、方法和应用，并通过实例分析展示其实际效果。
一、基于价值工程的建设方案优化设计的原理基于价值工程的建设方案优化设计的原理是通过对项目的功能、性能和成本等方面进行综合评价，从而确定最佳的设计方案。
其核心思想是在满足项目需求的基础上，通过优化设计来提高项目的价值。
具体而言，基于价值工程的建设方案优化设计包括以下几个方面：1. 价值识别：通过对项目的需求进行全面的分析和理解，确定项目的关键价值要素和目标。
2. 价值分析：通过对项目的功能、性能和成本等方面进行评估，确定项目的价值驱动因素和潜在问题。
3. 价值创造：通过创新的设计思路和方法，提出多种方案，并对其进行评估和比较，以确定最佳的设计方案。
4. 价值实现：通过有效的项目管理和控制，确保设计方案的顺利实施和项目目标的达成。
二、基于价值工程的建设方案优化设计的方法基于价值工程的建设方案优化设计的方法包括以下几个步骤：1. 价值识别阶段：在这一阶段，需要对项目的需求进行全面的分析和理解，确定项目的关键价值要素和目标。
这可以通过与利益相关者的沟通和交流来实现。
同时，还需要对项目的约束条件和限制因素进行明确和界定。
2. 价值分析阶段：在这一阶段，需要对项目的功能、性能和成本等方面进行评估，确定项目的价值驱动因素和潜在问题。
这可以通过使用各种分析工具和方法来实现，例如成本效益分析、风险评估等。
3. 价值创造阶段：在这一阶段，需要通过创新的设计思路和方法，提出多种方案，并对其进行评估和比较，以确定最佳的设计方案。
这可以通过使用创意思维和创新工具来实现，例如头脑风暴、六顶思考帽等。
多物理场结构优化设计新工具——CAXA 3D 实体设计与CAXA CAE摘要：结构的优化和设计需要CAD和CAE技术的配合。
为了省去不停切换CAD和CAE工具的麻烦，以及减少模型输入、输出引入的误差，当前CAD和CAE技术发展的一个重要趋势是在CAD中集成CAE技术。
这样的集成工具可为工程师提供统一的设计环境，明显提高优化和设计的准确性和效率。
但是现有CAD和CAE集成工具一般存在以下问题：1）CAD与CAE交互性不够好。
它们有的在CAD中更改模型后需要重新进行CAE设置；或者对CAE的设置比较复杂。
2）集成的CAE功能有限，不能准确分析复杂非线性问题。
针对这些问题，CAXA推出CAXA 3D实体设计和CAXA CAE集成设计环境。
它具有以下特点：•CAXA 3D 实体设计和CAXA CAE有良好的交互性。
完成一次CAE分析后，如再次更改模型，仅需单击3个键就可以重新分析、并观察模型改变后分析结果的变化。
•CAXA CAE使用独有的Sefea（富应变有限元）技术。
使用这种技术，分析可以达到二阶元素的精度，而求解成本只相当于一阶元素。
它还能帮助入门级工程师达到专家级分析精度。
[1]•CAXA CAE直接耦合固力、热传、流体、电磁等多物理场，对非线性耦合问题求解更加准确。
[2]文中将用实例展示CAXA 3D 实体设计与CAXA CAE集成工具在多物理场结构优化设计中的应用。
文中还将讨论CAXA CAE技术与传统CAE技术相比，在分析精度或分析速度上的提高。
关键字：CAD/CAE 集成；CAXA CAE；轻量化；优化；多物理性背景介绍航空航天器是能在大气层内或太空中运行的各类飞行器。
航空技术的发展促进了交通运输的变革，并极大地影响了人类的生活。
如飞机作为一种新的交通工具，促进各国的交流和产品的快速运输，此外，它还担负起拍摄、调查、除虫、灭火等功能。
航天技术的发展更是为人们产生了巨大的经济和社会效益。
它可用于通信、测绘、搜索、导航、气象预报等。
基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计简介在工程领域，为了满足不同的工程要求并提高工程效率，工程师需要利用计算机辅助工具进行结构优化设计。
结构优化设计技术是目前计算机辅助工程领域中的一个重要研究方向。
在结构优化设计中，HyperWorks是一个重要的工具，它提供了多种优化方法，如拓扑优化、尺寸优化、形状优化等，使设计人员能够通过计算机快速地得到最优的结构设计方案。
本文将介绍基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计，主要包括教学目标、教学内容和教学方法等方面。
教学目标本教学设计的主要目标是：1.介绍HyperWorks的结构优化设计方法和工具；2.学习和掌握HyperWorks中常用的结构优化方法；3.能够利用HyperWorks进行结构的优化设计；4.熟悉如何利用计算机进行结构优化设计，提高工程师的工作效率。
教学内容本教学设计的内容主要包括以下几个方面：第一部分：HyperWorks的简介本部分主要介绍HyperWorks的基本概念和功能，包括软件的界面和主要功能模块。
为学习学生提供HyperWorks的基础入门。
第二部分：结构优化设计方法本部分主要讲解结构优化设计的主要方法和技术，包括几何构型优化、拓扑优化、尺寸优化和形状优化等。
第三部分：结构优化实例分析本部分主要介绍结构优化的实例，让学生了解应用实例，学会如何利用HyperWorks进行结构优化设计。
教学方法本教学设计主要采用的是课堂教学相结合的方法。
1.讲授部分：通过讲解HyperWorks的基本概念和功能、结构优化设计方法和HyperWorks中常用的结构优化方法来介绍HyperWorks的结构优化设计技术；2.实例分析：通过结构优化的实例分析来让学生掌握HyperWorks进行结构优化设计的方法；3.实践操作：通过结构优化设计的实践操作来让学生熟悉利用计算机进行结构优化设计。
结论基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计包括HyperWorks的基础入门、结构优化设计方法、结构优化实例分析和实践操作四个部分。
初中优化设计讲解教案1. 知识与技能：使学生掌握优化设计的基本概念和方法，能够运用优化设计解决实际问题。
2. 过程与方法：通过实例分析，培养学生运用优化设计解决问题的能力，提高学生的创新意识和实践能力。
3. 情感态度与价值观：培养学生对优化设计的兴趣，认识优化设计在生产和生活中的重要性，树立正确的优化设计观念。
二、教学内容1. 优化设计的基本概念：优化设计是一种按照一定目标，运用科学的方法对多个方案进行比较和选择的过程，以达到最佳效果。
2. 优化设计的方法：列举法、评分法、淘汰法等。
3. 优化设计的应用：生活中的优化设计实例，如路线规划、时间安排、资源分配等。
三、教学过程1. 导入：通过一个生活中的实例，如出门旅行时的路线规划，引发学生对优化设计的兴趣，导入新课。
2. 优化设计的基本概念：引导学生了解优化设计的基本概念，解释优化设计的意义和作用。
3. 优化设计的方法：介绍列举法、评分法、淘汰法等优化设计方法，并通过实例分析，让学生掌握这些方法的应用。
4. 优化设计的应用：让学生分组讨论，每组选取一个生活中的实例，运用所学优化设计方法进行分析和解决，培养学生运用优化设计解决问题的能力。
5. 总结与拓展：对所学内容进行总结，强调优化设计在生产和生活中的重要性，鼓励学生在日常生活中运用优化设计，提高生活质量。
四、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况，评价学生的参与度。
2. 实例分析：评估学生在实例分析中的表现，包括优化设计方法的运用和问题解决能力。
3. 课后实践：鼓励学生在课后运用所学优化设计方法解决实际问题，评价学生的实践能力。
五、教学资源1. 教材：优化设计教程。
2. 实例：生活中的优化设计实例，如路线规划、时间安排、资源分配等。
3. 教学工具：投影仪、电脑、黑板等。
六、教学建议1. 注重理论与实践相结合，让学生在实际问题中感受优化设计的重要性。
2. 鼓励学生主动参与课堂讨论，培养学生的创新意识和团队合作精神。
机械优化设计流程机械优化设计是指在已有产品基础上，通过分析、设计和改进，提高产品的性能、功能和质量，以满足市场需求和客户需求的过程。
机械优化设计需要综合考虑各种因素，如设计需求、成本约束、制造工艺、材料选择等，以达到优化设计的目的。
下面我们将介绍机械优化设计的流程和方法。
一、需求分析阶段在机械优化设计的开始阶段，首先需要明确产品的需求和目标，包括功能需求、性能需求、质量需求、成本需求等。
在此阶段，设计师需要与客户、市场部门和生产部门等进行沟通，了解产品的使用环境、工作条件、使用要求等。
通过需求分析，设计师可以明确产品的设计方向，为后续的设计提供指导。
二、概念设计阶段在需求分析阶段完成后，设计团队开始进行概念设计。
概念设计是指根据产品的需求和目标，生成多种设计方案，并评估各种设计方案的优缺点，选择最合适的设计方案。
在概念设计阶段，设计团队可以使用各种设计工具和方法，如手绘、3D建模、原型制作等，快速生成设计方案，并与相关部门进行讨论和评审，以确定最终的设计方向。
三、详细设计阶段在概念设计阶段确定最终的设计方案后，设计团队开始进行详细设计。
详细设计是对概念设计进行细化和优化，包括确定材料、尺寸、结构、工艺等方面的具体内容。
在详细设计阶段，设计团队需要考虑产品的生产工艺、装配性、易维护性等因素，以确保产品的设计是可生产、可装配和易维护的。
四、仿真分析阶段在详细设计阶段完成后，设计团队可以进行仿真分析，对产品的性能、强度、刚度、振动等方面进行评估和优化。
通过仿真分析，设计团队可以发现产品存在的问题和不足之处，及时进行调整和改进，提高产品的性能和质量。
五、样机制作阶段在仿真分析完成后，设计团队可以制作样机进行测试验证。
通过样机测试，设计团队可以验证产品的设计是否符合需求和目标，发现并解决潜在问题，最终确定产品的设计方案。
在样机制作阶段，设计团队需要与生产部门密切合作，确保样机的制作和测试顺利进行。
六、优化改进阶段在完成样机测试后，设计团队可以根据测试结果对产品进行优化改进。
设计质量优化提升方案设计质量是决定产品竞争力的重要因素。
在设计过程中，如何提高设计质量并最大程度地满足用户需求成为了设计师们必须思考的问题。
本文将从以下几个方面探讨设计质量优化提升的方案。
1. 深入了解用户需求设计的目的是满足用户的需求，在设计之前深入了解用户的需求非常重要。
为了做到这一点，可以采取以下措施：•进行用户调研和分析：在产品设计之前，通过问卷调查、用户访谈等方式了解用户的需求和使用习惯；•在产品设计之初就定义用户目标群体：确定用户目标群体后，设计师可以更加全面地考虑用户的需求并制定合适的设计方案；•参考竞争对手的设计：研究竞争对手的产品设计，找出竞争对手的不足之处，并集成到产品设计中。
2. 制定明确的设计目标明确的设计目标有助于实现设计质量优化提升。
设计师在设计之前，应该了解产品目标，制定明确的设计目标并紧密与产品目标相结合。
在执行这个过程中，要考虑以下问题：•产品目的和价值陈述：明确定义产品的功能与及目标目的•产品特点与独特性：强调产品的特点及优势，通过优化设计来增强产品的独特性•设计可行性及成本：确保符合设计规范同时，提高设计效益，使成本可行。
3. 制定适宜的设计流程一个设计项目，需要通过各个流程不断的优化、循环过程来逐渐提升设计质量。
设计流程需要结合项目的特性，同时也要综合考虑诸如项目约定、资源、预算等方面的限制。
一般来说，设计流程可以分为以下三个环节：•前期需求分析：根据项目情况进行项目需求分析以及相关的市场、受众调查研究•中间设计阶段：完成用户研究和需求定义之后，可以上手开始具体的设计方案，并不断进行演化、推敲、修改•后期测试阶段：利用相关测试方式（如A/B测试等），根据市场反馈对设计方案进行优化4. 利用工具提高设计效率为了提高设计效率，设计师需要使用相关工具，并合理使用可用资源。
现在市面上有许多设计工具可以为设计师的工作带来很大的便利，包括：•Sketch：Sketch是一款Mac设计工具，用于设计界面和制作矢量图形；•Adobe Creative Suite：Adobe Creative Suite是一个包含各种设计工具的套装；•Axure：Axure 是由AxureSoftware Solution, Inc.开发的一个交互式原型设计工具;5. 强化设计团队文化公司或团队里有良好的文化氛围可以增强设计工作的执行力和提升设计质量。
飞机结构强度分析与优化设计一、引言飞机是现代化高速交通工具，在航空事业的发展中发挥着核心作用。
为了确保机体在各种复杂工作条件下的安全运行，我们必须对飞机结构强度进行充分分析和设计优化。
二、飞机结构强度分析方法1. 经典强度计算法经典强度计算法是基于材料力学和强度学理论来进行飞机结构强度设计的方法。
这种方法主要适用于采用钣金和型材等薄壁材料制造的飞机结构。
该方法主要是在确定下部结构的受力情况，分析下部结构的强度、刚度、失效模式和纵横向连接方式等参数，从而确定结构的各个部分的强度和安全系数。
2. 有限元方法有限元方法是目前飞机结构强度分析的主要方法，它采用数值分析方法来研究材料的力学特性。
这种方法可以计算复杂结构的强度，如：战斗机的翼型结构、宽体机的中央主翼箱等。
该方法主要利用有限元软件对模型进行离散化，从而得到结构某一点的应力，进而得出强度分布和失效模式。
三、飞机结构强度优化设计方法1. 材料优化材料优化主要是通过控制材料的价格、强度、重量、加工成本、耐久性、可维修性、条件下特性等来达到优化设计的效果。
在设计过程中，我们应着重考虑材料选择，并在材料性质的层面上开展研究，从而在结构强度与质量之间取得平衡。
2. 结构优化结构优化的方法有很多，包括加强压剪点、改善结构设计、采用高强度材料等等。
通过结构优化，我们可以提高飞机的载荷能力和抗风险能力。
在实际的设计过程中，我们需要考虑结构的安全、重量、可靠性、维修性和经济性等因素。
四、飞机结构强度优化案例分析1. 新型客机翼结构的优化设计新型客机翼结构的优化设计是一项高难度的工程。
在设计过程中，我们主要着重考虑两个问题：首先是如何保证飞机的安全，其次是如何在不影响飞机空气动力性能的情况下减轻飞机的质量。
在这个过程中，我们采用了有限元方法对翼箱结构进行了详细的分析，从而得出了最优的结构参数并实现了优化设计。
2. 战斗机机翼结构的优化设计战斗机的机翼结构具有很高的复杂性。
现代设计研究所优化设计方法和工具孟祥慧 博士 xhmeng@主要内容概述 方案设计与结构无参数优化Tosca 拓扑优化 形状优化 （薄板锻压）加强筋方案设计参数优化及多学科优化理论方法优化设计方法与工具产品开发项目的典型曲线和理想曲线功能定义 概念设计 详细设计 分析验证 制造 售后服务理想曲线理想曲线表示设计/流程随 时间的改变数 此曲线计入项目从计划阶 段开始的所有改变 后期改变导致的成本、 质量、交付等目的的无 法完成由于评估不充分产品投 入市场后由于性能欠佳 而需要的产品改变.典型的项目曲线改变数项目时间量Job 1优化设计方法与工具Integrated Product Delivery & Support优化设计方法与工具主要内容概述 方案设计与结构无参数优化Tosca 拓扑优化 形状优化参数优化及多学科优化理论方法优化设计方法与工具拓扑优化理论介绍在变密度法中，单元相对密度为设计变量，弹性模量与设计变量之间满 足假定的插值函数关系。
常见插值函数有固体各向同性惩罚微结构模型 (solid isotropic microstructures with penalization，SIMP) 和材料属性的有 理近似模型(rational approximation of material properties，RAMP)。
两种 模型在TOSCA中可选择设定。
优化设计方法与工具形状优化理论介绍形状优化通过改变结构的内外边界形状以改善结构特性如降低应力、 提高疲劳强度以延长结构寿命等。
在上世纪90年代处，受CAD技术的 推动，形状优化成为研究热点。
由于形状优化包含了CAD(CAGD)、 后验误差估计、自适应网格、敏度分析等关键性技术，故而目前形状 优化技术已广泛应用于工程界。
TOSCA软件形状优化模块采用无参数形状定义技术，即无需预定义形 状变量，自动寻找满足约束条件下的最优形状。
同时采用对称约束、 网格平滑技术以保证优化结构的工程可行性。
形状优化通过结构内外边界形状达到降低应力、提高频率和寿命等目 标。
在TOSCA 软件中，形状优化基于满应力法，即应力大的结构向 外胀，而应力小的结构向内缩，尽可能使结构外表面应力为常应力， 从而充分发挥结构强度的潜力。
优化设计方法与工具结构无参数优化与ToscaFE-DESIGN公司-Tosca Tosca拓扑优化 Tosca外形优化 Tosca加强筋优化 Tosca 后处理 Tosca.post Tosca.report Tosca.smooth优化设计方法与工具基于Tosca的优化设计流程有限元模型 设计空间 Tosca拓扑优化 提供最佳结构形式CAD模型输出 Tosca外形优化 提高产品性能Tosca平滑化 方便详细设计优化设计方法与工具Tosca优化设计流程图优化设计方法与工具优化设计方法与工具NX NastranNX Nastran bFALANCS b FALANCS MEDINAStart TOSCA:TOSCA.pre:TOSCA.report:TOSCA.smooth:TOSCA.post:优化设计方法与工具如图所示长悬臂梁结构，结构尺寸为87mm×29mm×1mm，弹性模量210GPa，泊松比0.3，集中载荷40N 垂直向上作用于右下角两节点处，左边界为固定支撑，在ANSYS 软件中采用平面应变单元(PLANE42,K3=Plane strain)离散为109×36 个矩形单元。
拓扑优化模型以刚度最大化为目标，45%体积比约束。
结构周边一层单元为非设计区域。
优化设计方法与工具算例4受压板结构，板四周全约束。
步骤1－选择Bead optimization，单击Next>按钮。
步骤2－选择ANSYS 输出文件plate.cdb，单击Next>按钮。
步骤3－设计变量区域，在existing group 中选择ALL_NODES，单击Next>按钮。
步骤4－优化任务，在Optimization Task 中选择Minimize the compliance。
步骤5－加强筋几何参数。
BeadHeight=20，Bead Width=60，选中CHECK_BC=ON。
步骤6－输出格式步骤7－总结，单击Finish>按钮。
优化设计方法与工具MDO的难点（研究点）高精度学科模型的构建本领域的更高精度的学科模型 实验数据的引入和模型的标定总体优化策略协同优化/并行子空间优化策略的应用和改进优化算法的组合选择或者重新构建针对问题的特点选用合适的优化算法组合 针对某些问题，改进已有的优化算法或者构建新的优化算法优化设计方法与工具iSIGHT综合运用多种方法，改进性能、控制质量 综合运用多种方法，改进性能、控制质量单/全因子组合法 中心复合法 正交数组试验 拉丁方试验 参数试验 用户自定义表确定性设计方法 确定性设计方法试验设计数学规划X2综合设计方案质量设计 回归建模11种数值优化算法 4种全局优化算法GA, ASA 2种多目标遗传算法 启发式搜索算法 基于搜索规则的专家算法 多准则权衡分析算法 能处理混合变量问题X1蒙特卡罗抽样 田口稳健设计法 可靠性分析 可靠性优化 6-Sigma稳健设计优化 和容差优化随机性设计方法 随机性设计方法constrain t1到4阶的响应面模型 变复杂度模型 泰勒级数展开模型 全局Kriging模型Y1iSIGHT 集成能力 (不完全统计）结构、材料 结构、材料MSC.Nastra n MSC.MARC ABAQUS ANSYS MSC.Patran Laminate Modeler Hyperworks ...控制、动力学 控制、动力学MotionView MSC.ADAMS DADS Matlab/Simulin k Matrix-X CarSim Simpack Pro Mechanical MSC.EASY5 …几何、网格 几何、网格I-DEAS Pro/E UG CATIA Solidworks ICEM CFD MSC. PATRAN Hyper-Mesh MSC. Acumen Gridgen HICAD/CADAS …电子、半导体 电子、半导体SPICE Maxwell 2D/3D Speed Saber Designer FLUX2D/3D IDEAS-ESC Mentor Cadence Ansoft. HFSS …流体动力 流体动力FLUENT CFX TASCflow Flotherm STREAM STAR-CD …化工流程 化工流程HYSYS Aspen AMESim gPROMS …声、光、磁 声、光、磁Ansoft FEA CODE-V AutoSEA2 Opera 3D SEAM ...金属成型 金属成型DEFORM Procast Adstefan MagmaSoft ...注模 注模冲击、碰撞 冲击、碰撞Pam-Crash LS-DYNA RADIOSS MADYMO ...汽车系统 汽车系统GT-Power AVL/Boost Ricardo/ Wave …叶轮机械 叶轮机械Concepts NREC PUMPAL COMPAL CCAD STRESSPREP…MOLDFLOW TIMON PLANETS SimVis ...制造 制造Deneb/I-Grip Adstefan ...数学、绘图 数学、绘图Matlab Mathcad S-PLUS ...热循环系统 热循环系统FLOWMaster GT PRO NASA NPSS ...形状优化 形状优化MeshWorks/ Morpher SOFY OptiStruct ProMechanica . ..自编应用 自编应用分布计算 分布计算MS Excel LSF TCL, TK CORBA Java, C, FORTRAN … Perl, Batch, VB…优化设计方法与工具iSight的优化算法库全局探索算法 全局探索算法*多岛遗传算法 * 自 适 应模拟退火算 法数值算法 数值算法启发式算法 启发式算法*直接启发式搜索 *知识规则专家系 统多准则权衡法 多准则权衡法*多准则权衡分析 (MTA) *多目标遗传算法 NSGA2 *多目标遗传算法 NCGA直接法 直接法罚函数法 罚函数法* 修正可行方向法(MMFD)-ADS * 序列线性规划 - ADS * 序列二次规划 – DONLP * 序列二次规划- NLPQL * 逐次近似规划 * 混合整数规划 - MOST * 可行方向法 – CONMIN * 简约下降梯度法 – LSGRG2* 外罚函数法 * Hooke & Jeeves 模式搜索优化设计方法与工具应用举例 1一维热力学模型试验标定优化设计方法与工具应用举例 1气门定时的优化优化设计方法与工具应用举例 1进气道直径的优化进气道长度的优化优化设计方法与工具应用实例2流程Modelling Solver GUIset geometrical parameter and create computational model set non-geometrical model parameter在AVL FIRE中建立模型，并求解 将仿真结果与优化目标做对比 如果需要，修改设计变量，进入下一循 环CFD Solvercreate ese.outOptimization target(s) achieved? define new new input files: - ese_solver.in - ese_model.inno yes优化设计方法与工具参数化Bowl contour优化设计方法与工具设计变量Φ 91.8 R10 6 R2 144.5 ° Volume = 95.7 cm3 Compression ratio = 16.5 17.6R7优化设计方法与工具Model parameter rangepiston bowl diameter 50…117 mm piston bowl depth 50…90 % of max. piston crown depth 20…90 % of max. spray angle 40…160o swirl number 0…4 exhaust gas content 0…50 % start of injection -15…-5o ATDCbowl diameterBaseline1st loop shape优化设计方法与工具development of design variables versus run counter 优化设计方法与工具。
