概念設(shè)計的案例
基于概念設(shè)計的汽車輪轂輕量化設(shè)計
摘 要：為達到汽車輪轂輕量化目的，在汽車輪轂的概念設(shè)計階段對汽車輪轂進行結(jié)構(gòu)尋優(yōu)。用拓撲優(yōu)化技術(shù)作為概念設(shè)計的方法，建立基于變密度拓撲優(yōu)化方法的汽車輪轂概念設(shè)計數(shù)學模型；利用ProE三維建模軟件建立某汽車輪轂的三維模型和概念幾何模型；使用Hypermesh前處理軟件建立某汽車輪轂的概念設(shè)計有限元模型，然后引用折中規(guī)劃法解決多工況問題，在Optistruct結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件中建立汽車輪轂的優(yōu)化模型和優(yōu)化參數(shù)；利用拓撲優(yōu)化技術(shù)在hyperworks軟件OSSmooth模塊構(gòu)建了3種輪轂的創(chuàng)新型拓撲結(jié)構(gòu)，分別將3種不同的拓撲結(jié)構(gòu)導入CAD軟件進行二次設(shè)計，對二次設(shè)計后的新型輪轂進行有限元分析。結(jié)果表明：在滿足材料許用應(yīng)力的前提下，7輻輪轂相比8輻、9輻以及原輪轂更滿足要求，質(zhì)量比原輪轂減小12.2%。
關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；汽車輪轂；拓撲優(yōu)化；輕量化
0 引言
節(jié)能減排已成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向，汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的最佳途徑，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是汽車輕量化的有效手段。汽車輪轂是汽車的重要部件，在行駛過程中，汽車與地面之間的力和力矩都是由輪轂承受和傳遞，輪轂直接影響汽車的整體行駛穩(wěn)定性、安全性、可靠性、平順性、牽引性以及外觀形狀，對汽車的整體能源消耗和輪胎壽命有很大影響。我國汽車結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)發(fā)展迅速，國內(nèi)很多學者根據(jù)有限元仿真技術(shù)對汽車現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，雖然達到了較好效果，但忽略了結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計階段。
概念設(shè)計作為機械產(chǎn)品重要的前期設(shè)計階段，很大程度上決定了客戶對產(chǎn)品的功能要求。相對于中后期的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，早期的設(shè)計成本更低，設(shè)計自由度更高。通過概念設(shè)計階段科學的分析計算，建立較為理想的設(shè)計模型，減少了設(shè)計中后期因為改進需要進行的大量反復修改，既縮短了周期又降低了成本[1-3]。
展開 【JY】結(jié)構(gòu)概念設(shè)計之（隔震概念設(shè)計）
可見傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是通過結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件來抵抗并消耗地震能量的，設(shè)計時將地震作用作為一種外加荷載，與作用在結(jié)構(gòu)上的其他荷載進行組合來設(shè)計和驗算結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計和使用要求。
結(jié)構(gòu)概念設(shè)計文章可看：
【JY|理念】結(jié)構(gòu)概念設(shè)計之(結(jié)構(gòu)體系概念)
【JY|理念】結(jié)構(gòu)概念設(shè)計之(設(shè)計理念進展)
然而，在烈度較高地區(qū)或是安全級別較高的建筑物，采用傳統(tǒng)的抗震方法較難滿足要求，即便滿足安全要求，也會犧牲建筑功能或是其他要求(如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的醫(yī)院，在大震后幾乎喪失了救助能力)。
而隔震和消能減震技術(shù)則提供一條新的抗震途徑。尤其是隔震技術(shù)，經(jīng)歷過實際地震檢驗，可以有效的減輕地震作用，提升工程抗震能力，對保護人民生命財產(chǎn)安全、減輕震害具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。隔震結(jié)構(gòu)則增加了專門的變形和耗能裝置：橡膠隔震支座和阻尼器（如鉛阻尼器、油阻尼器、鋼棒阻尼器、粘彈性阻尼器、滑板支座等），橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性，此外鉛芯橡膠隔震支座同時還具有消耗地震能量的耗能特性。
此外，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系中，低層建筑物的基本自振周期與地震動的卓越周期接近，而隔震結(jié)構(gòu)體系通過隔震層的設(shè)計，使隔震結(jié)構(gòu)的周期延長到2~5秒，能夠有效地降低了結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)。
隔震技術(shù)的被動控制中最為成熟和應(yīng)用廣泛的就是基礎(chǔ)隔震技術(shù)。與傳統(tǒng)抗震技術(shù)不同，
基礎(chǔ)隔震技術(shù)的設(shè)防策略立足于“隔”，采用“拒敵于門外”的防御戰(zhàn)術(shù)，“以柔克剛”，利用專門的隔震元件
，在建筑物和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震層，將輸入地震波中與結(jié)構(gòu)發(fā)生共振的頻率段過濾掉，以集中發(fā)生在隔震層的較大相對位移為代價，阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，大大提高建筑物的可靠性和安全性。
展開 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的核心：概念設(shè)計
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計包含了兩個設(shè)計范疇，即概念設(shè)計和參數(shù)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計主要針對地震的不確定性和有限元分析的近似性，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策；建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計主要是采用二階段的抗震設(shè)計方法(地震作用計算、構(gòu)件強度驗算和結(jié)構(gòu)變形驗算等)實現(xiàn)三水準的抗震設(shè)防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設(shè)計，必須重視抗震概念設(shè)計，靈活而又合理地運用抗震設(shè)計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。
1 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的主要內(nèi)容
01 合理的建筑體型和結(jié)構(gòu)形體：
1）使風荷載效應(yīng)最小；
2）使地震作用效應(yīng)最小。
02 合理的結(jié)構(gòu)選型：
1）應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。
2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。
3）應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。
4）宜有多道抗震防線。
5）宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。
展開 從概念設(shè)計到虛擬驗收：實時車輛模型在數(shù)字化設(shè)計的核心作用
從概念設(shè)計到虛擬驗收：實時車輛模型在數(shù)字化設(shè)計的核心作用
來自VI-grade 公司的工程師將解讀行業(yè)領(lǐng)先的企業(yè)如何將 VI-CarRealTime 作為其數(shù)字化工具鏈的核心組件。
車輛系統(tǒng)日益復雜，主機廠及供應(yīng)商需要一套強大的數(shù)字化核心體系 —— 既能加速創(chuàng)新，又能降低成本與實車測試。VI-CarRealTime提供了統(tǒng)一的實時車輛動力學模型，可支持從概念設(shè)計、集成各底盤系統(tǒng)及控制算法、驗證到最終驗收的全開發(fā)流程。
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，參會者將深入了解實時仿真在實際應(yīng)用中的價值：它將如何助力車輛實現(xiàn)更快的迭代速度、更高效的協(xié)作，以及更早的驗證環(huán)節(jié)。
??核心要點與價值
1??理解為何實時車輛模型是現(xiàn)代數(shù)字工程的核心 —— 它能銜接概念設(shè)計、系統(tǒng)集成與虛擬驗收全鏈路。
2??學習行業(yè)領(lǐng)先的企業(yè)如何借助 VI-CarRealTime 加速電動化進程、主動底盤集成，以及純電動汽車（BEV）專屬參數(shù)調(diào)校。
3??探索實用的工作流程與應(yīng)用案例，了解其如何縮短開發(fā)周期、提升協(xié)作效率，并減少對物理樣車的依賴。
從概念設(shè)計到虛擬驗收：實時車輛模型在數(shù)字化設(shè)計的核心作用
直播時間：9月18日 15:00
直播講師：鄧賢亮
VI-grade中國區(qū)應(yīng)用工程師，從事車輛動力學仿真及駕駛模擬器應(yīng)用技術(shù)支持，負責多個駕駛模擬器售后技術(shù)工作，熟悉駕駛模擬器在車輛動力學、賽車運動等領(lǐng)域的應(yīng)用。
從事整車性能開發(fā)、車輛動力學、底盤電子、ADAS系統(tǒng)開發(fā)與測試的工程師、注重用戶感受的工程師和行業(yè)研究人員，想要掌握最新技術(shù)？就在9月18日 15:00！！！
展開 
結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的核心，你知道嗎？
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計包含了兩個設(shè)計范疇，即概念設(shè)計和參數(shù)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計主要針對地震的不確定性和近似性，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策；建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計主要是采用二階段的抗震設(shè)計方法(地震作用計算、構(gòu)件強度驗算和結(jié)構(gòu)變形驗算等)實現(xiàn)三水準的抗震設(shè)防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設(shè)計，必須重視抗震概念設(shè)計，靈活而又合理地運用抗震設(shè)計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。
1 場地與地基的概念設(shè)計
場地影響結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的大小決定了結(jié)構(gòu)的震害。一般來說，在深厚的軟土層上，高層建筑的地震反應(yīng)較為強烈；在淺薄的硬土層上，則自振周期較短的結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)較為強烈。因此，在設(shè)計軟土地基上的房屋時，要注意柔性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)；反之，在設(shè)計硬土地基上的房屋時，要注意剛性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。
在地基和基礎(chǔ)設(shè)計中，要注意：同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上以及采用不同類型的基礎(chǔ)，地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎(chǔ)的整體性和剛性
2 結(jié)構(gòu)布置的概念設(shè)計
地震后的震害調(diào)查和理論分析證明，結(jié)構(gòu)體型簡單，剛度中心和質(zhì)量中心一致，沿平面、豎向的質(zhì)量分布及剛度分布均勻的建筑物，有更好的抗震能力，震害小。
展開 概念設(shè)計階段整車網(wǎng)格變形技術(shù)
網(wǎng)格變形技術(shù)是基于已有的網(wǎng)格模型，在不需要改變CAD 模型的情況下，進行快速三維空間投影變換，直接改變網(wǎng)格單元和節(jié)點從而改變模型形狀，產(chǎn)生新的滿足設(shè)計要求的車身及其它系統(tǒng)數(shù)模。不需要等到新的CAD 模型出來之前即可進行整車性能預測，可以大大縮短前期開發(fā)的流程，并且通過網(wǎng)格變形和參數(shù)化建模功能快速得到多個設(shè)計方案的模型加以對比分析從而確定最優(yōu)的設(shè)計方案。加快設(shè)計過程，這種方法稱為仿真領(lǐng)導設(shè)計。
分析流程
在概念設(shè)計階段前期，根據(jù)前期的包括市場、技術(shù)、規(guī)劃、財務(wù)等部門的可行性分析，確定產(chǎn)品的定位后，需要與造型、總布置、車身、底盤、內(nèi)外飾等設(shè)計部門的工程師多方交流、了解其對于新模型的主要設(shè)計要求，在綜合考慮多方面設(shè)計元素的基礎(chǔ)上，找定某個基準車型在此基礎(chǔ)上確定目標車型概念車身的變形方案，然后建立覆蓋基準車型車身各主要視圖的控制塊，控制整車的變形。得到與目標車型的基本一致的CAE 數(shù)模，然后進行各個性能方向的CAE 分析校核。CAE 仿真分析內(nèi)容包括：NVH 分析、結(jié)構(gòu)強度分析、CFD 分析、碰撞安全分析、車身結(jié)構(gòu)傳力路徑分析（拓撲優(yōu)化）、多學科集成優(yōu)化等。主要過程可以參看圖1 的基于網(wǎng)格變形技術(shù)的概念設(shè)計階段CAE 仿真分析流程圖。
另外網(wǎng)格變形技術(shù)還可以對整車CAS面及CAD模型進行變形。對于變形后的CAD模型還可以開展鈑金件沿用性分析、幾何尺寸及公差分析，鈑金件成形工藝、焊接及涂裝工藝等同步工程分析。進一步細化概念階段設(shè)計的任務(wù)，提高概念設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)和解決的問題比例。
展開 MeshWorks基于網(wǎng)格的強大概念設(shè)計功能
一個普通的CAE工程師獨立在兩周內(nèi)完成整個白車身的建模，如此高的效率是MeshWorks的概念設(shè)計能力完美體現(xiàn)！
ConceptWorks是MeshWorks獨有的特色模塊，完全基于網(wǎng)格提供強大的概念設(shè)計功能，而無需CAD數(shù)據(jù)。在概念設(shè)計階段就可以創(chuàng)建具有合適剛度、焊接特性及減重特性的結(jié)構(gòu)件。這使得創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)件方便被后期的設(shè)計所采用。MeshWorks 創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)件是參數(shù)化的，網(wǎng)格變形非常靈活，實現(xiàn)多種設(shè)計方案用于隨后的MDO優(yōu)化。
MeshWorks 除了可以創(chuàng)建標準的結(jié)構(gòu)件，還可以快速創(chuàng)建多種結(jié)構(gòu)件的接頭或搭接結(jié)構(gòu)來匹配實際的制造工藝，效率極高。
MeshWorks 還提供了自定義工具集，可以創(chuàng)建多種車身區(qū)域的結(jié)構(gòu)件。如 A 柱加強，頂部導軌加強、B 柱加強等。
MeshWorks 同時可以快速創(chuàng)建加強特征，如Bead，Boss，孔等，只需幾秒鐘既可創(chuàng)建！
請看下面視頻演示：
若您想咨詢MeshWorks軟件購買事宜，請下方掃碼或聯(lián)系18665820511或caesoft@qq.com。
展開 Inspire Studio 活魚運輸船概念設(shè)計
畢菁
中集來福士設(shè)計工程師
利用 Inspire Studio 進行活魚運輸船的概念設(shè)計與渲染，船體使用曲面工具設(shè)計建模，作業(yè)裝備整合已有的模型。
解決方案
由于是概念設(shè)計階段，設(shè)計方案需要頻繁更改，在船體曲面建模的時候使用了基于結(jié)構(gòu)歷史進程的曲面建模方式，能夠通過對曲線的調(diào)整快速地更改船體結(jié)構(gòu)。船上的作業(yè)裝備整合現(xiàn)有的模型，Inspire Studio 即能夠?qū)雽嶓w模型，也能夠接受網(wǎng)格模型，并且具有良好的可編輯性和模型質(zhì)量。
在效果表現(xiàn)方面，通過 Inspire Studio 集成的渲染引擎進行渲染，在效果階段需要更改和調(diào)整模型，可以直接在同一窗口下進行更改，無需導入與導出，由于是集成的渲染工具，渲染過程具有很好的穩(wěn)定性，對于海洋的環(huán)境效果，使用凹凸貼圖的方法結(jié)合 HDRI 環(huán)境貼圖模擬實際的海洋環(huán)境和光照。
結(jié)論
使用 Inspire Studio 對活魚運輸船進行概念設(shè)計，建模方面通過結(jié)構(gòu)歷史進程能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的曲面調(diào)整和模型整合，高度集成的渲染器實現(xiàn)與模型調(diào)整間的無縫銜接，凹凸貼圖結(jié)合 HDRI 環(huán)境光呈現(xiàn)真實海洋效果，在深水養(yǎng)殖裝備概念設(shè)計方面 Inspire Studio 充分體現(xiàn)了靈活高效的特點。目前，中集來福士已將軟件應(yīng)用到了包括網(wǎng)箱在內(nèi)的眾多深水養(yǎng)殖裝備的設(shè)計當中。
【想獲得更多信息，請加技術(shù)鄰微信客服 jishulink888。也可以申請試用、免費測算、報名培訓、研發(fā)人員20人以上的企業(yè)可以申請免費上門內(nèi)訓
展開 利用MeshWorks概念設(shè)計功能創(chuàng)建Y形梁
MeshWorks不但在車型開發(fā)的概念設(shè)計階段可以創(chuàng)建整體白車身和接頭，在詳細設(shè)計階段的局部結(jié)構(gòu)修改應(yīng)用中也非常方便，所有操作均基于網(wǎng)格模型，無需CAD數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了多部門之間協(xié)調(diào)時間，做到真正意義的“仿真領(lǐng)導設(shè)計”。
若您想咨詢MeshWorks軟件購買事宜，請下方掃碼或聯(lián)系18665820511或Meng_L@depusa.com。
美航天局完成火星取樣返回概念設(shè)計
近日，NASA宣布已經(jīng)完成了火星樣品返回計劃的系統(tǒng)需求審查，并即將完成概念設(shè)計階段的工作。在概念階段，項目團隊評估并完善了整體技術(shù)架構(gòu)，以從火星取回正由“毅力號（Perserverance）”火星車在火星杰澤羅（Jezero）隕石坑采集的樣本。
毅力號火星車預先的澤羅（Jezero）隕石坑中為“樣本回收著陸器”選定的預備著陸區(qū)，這里相當平坦
NASA將通過2次發(fā)射執(zhí)行火星樣品返回任務(wù)，計劃分別于2027年秋季和2028年夏季發(fā)射樣本地球返回軌道器和樣本回收著陸器，預計樣本將于2033年抵達地球。我國“天問3號”火星采樣返回任務(wù)計劃2028年由2發(fā)火箭接續(xù)發(fā)射，計劃2030年完成采樣，2031年7月返回地球。這樣我國的火星采樣返回將早于NASA。
NASA與ESA合作的火星采樣樣本采樣返回的科學載荷
NASA火星樣本返回概念設(shè)計流程：
在杰澤羅隕石坑附近登陸一架火星著陸器，該登陸器將搭載NASA的火箭作為火星上升飛行器；
火星樣本回收著陸器
由毅力號火星車收集其采集的火星樣本管，并運輸?shù)綐颖净厥罩懫鳎?用于保存采樣巖石樣本或火星空氣的采樣管組成結(jié)構(gòu)圖，這種采樣管“毅力號”共攜帶了43個（這也是送入太空最干凈的東西）
由歐空局提供的樣本轉(zhuǎn)移臂將樣本管轉(zhuǎn)移到火星上升飛行器上；
火星上升飛行器發(fā)射裝有樣本管的容器進入軌道；
火星上升飛行器
位于火星軌道上的歐空局返回軌道器捕獲軌道樣本容器;
返回器攜帶樣本返回地球軌道；
地球返回系統(tǒng)重入大氣層返回地球。
展開 從概念創(chuàng)意到工程應(yīng)用—solidThinking Inspire 在車輛板簧支架設(shè)計中的應(yīng)用
摘要：傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計往往只注重其本身的功能需求，忽視產(chǎn)品的性能，使之可靠性得不到有效的 保證。文章利用Altair公司有限元軟件HyperWorks中的solidThinking Inspire工具建立了車輛板簧支架的拓撲空間，之后進行了工況載荷的定義，最后將質(zhì)量目標定義為20%，得到整個拓撲概念模型，進 而在三維設(shè)計軟件中進行詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓整個產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)由功能向性能的跨越。
關(guān)鍵詞：性能 Altair solidThinking Inspire 概念 板簧支架 拓撲空間
1前言
工程師在產(chǎn)品設(shè)計前，一般會在腦海里生成一個產(chǎn)品的雛形，進而勾勒出整個產(chǎn)品的大致模樣，這個階段可以稱為概念創(chuàng)意階段，接下來會考慮產(chǎn)品的功能性，滿足零件的裝配及使用情況，但往往對產(chǎn)品的性能欠考慮，使得產(chǎn)品在使用過程中可靠性得不到保障。如今，隨著Altair公司solidThinking Inspire這樣既簡潔又實用的分析工具的出現(xiàn)，工程師不僅在設(shè)計階段考慮到產(chǎn)品的外形，同時也能滿足產(chǎn)品的性能要求，讓產(chǎn)品設(shè)計的魅力由內(nèi)而外充分體現(xiàn)。
2板簧支架設(shè)計背景
車輛前板簧后支架是重型車固定前板簧后部卷耳的支架，受到來自板簧方面的載荷，較容易受到破壞，所以對其強度要求很高；近年來車輛輕量化的呼聲愈來愈高，所以各類鑄件支架等都要求 在滿足強度要求的情況下質(zhì)量最小，因此在工程概念設(shè)計初期，非常有必要對其進行優(yōu)化設(shè)計，以達到強度和輕量化要求。
solidThinkingInspire采用Altair先進的OptiStruct優(yōu)化求解器，并擁有良好的設(shè)計概念視覺化效果。具有界面簡潔、易學易用等優(yōu)勢，可以縮短設(shè)計周期，滿足功能并減重，非常適合產(chǎn)品概念設(shè)計階段提升結(jié)構(gòu)性能并輔助減重。
展開 
solidThinking攜手本土設(shè)計師，實現(xiàn)概念設(shè)計新突破
——記solidThinking與北京科技大學洪華老師的項目合作
solidThinking概念設(shè)計軟件雖然進入中國時間不長，但其自由實現(xiàn)創(chuàng)意的方式，卻獲得了很多本土設(shè)計師的青睞。近期，solidThinking與著名設(shè)計師，北京科技大學工業(yè)設(shè)計系洪華老師激情攜手，深入設(shè)計項目，在實際合作過程中迸發(fā)出眾多奪人眼球的亮點。
洪華老師是廣州亞運會火炬團隊的主設(shè)計師，擁有多年豐富的設(shè)計經(jīng)驗和成功設(shè)計案例，項目涉及產(chǎn)品、形象工程、雕塑、展覽等眾多領(lǐng)域。最近，solidThinking在洪老師的一個廣場雕塑設(shè)計工程中提供軟件建模技術(shù)支持，輔助前期創(chuàng)意的視覺表現(xiàn)，在該項目中起到了重要作用。
“作為設(shè)計師，我的思維跳躍地非常快，尤其是在創(chuàng)意階段，很多靈感會突然閃現(xiàn)。草圖是記錄這些想法的最快辦法，但是也只能讓設(shè)計師自己看得明白，很難給客戶解釋清楚。”洪華老師說，“這次和solidThinking合作，讓我眼前一亮，這款軟件的自由曲面建模讓我頭腦里的圖像能快速傳遞出來，而且還能隨時調(diào)整，這對造型的推敲特別有幫助。”
圖1. 洪華老師概念創(chuàng)意階段草圖
圖2. solidThinking輔助創(chuàng)意方案效果圖1
“比如這個項目的兩個方案中，都有重復的元素，但是細節(jié)上又不完全相同。要是沒有歷史進程，調(diào)整這個模型會花很多時間，但是用solidThinking幾秒鐘就搞定了，而且渲染的效果又快又好，非常出乎我們的意料。這讓我們有很充裕的時間進行更多方案的創(chuàng)新。”洪老師繼續(xù)說道。
展開 高超聲速飛機氣動外形概念設(shè)計
作者
劉濟民，顏仙榮，張朝陽，沈伋
單位
海軍研究院
摘要
本文對高超聲速情報、監(jiān)視及偵察（ISR）飛機概念外形進行了初步設(shè)計。在乘波前體、中部機身、高超聲速機翼以及機身尾部設(shè)計的基礎(chǔ)上，建立了高超聲速ISR平臺一體化基準外形，對基準外形在設(shè)計狀態(tài)和非設(shè)計狀態(tài)下的氣動性能進行了分析，并對概念方案滿足設(shè)計需求情況進行了驗證。結(jié)果表明，高超聲速ISR平臺氣動外形在設(shè)計狀態(tài)下的升阻比為4.8822，升阻特性滿足設(shè)計需求，當升力等于2.0×105N時，阻力小于4.2×104N。高超聲速ISR平臺基準構(gòu)型在設(shè)計狀態(tài)下的氣動性能比較穩(wěn)定，在研究的非設(shè)計范圍內(nèi)，氣動系數(shù)隨飛行馬赫數(shù)和高度的變化都不大，具有在廣域?qū)捤俜秶鷥?nèi)工作的能力。
關(guān)鍵詞
高超聲速；ISR平臺；氣動外形；概念設(shè)計；需求驗證
引用格式
劉濟民，顏仙榮，張朝陽，等.高超聲速飛機氣動外形概念設(shè)計［J］.航空科學技術(shù)，2022，33（07）：15-22.
Liu Jimin，Yan Xianrong，Zhang Zhaoyang，et al.Conceptual design of hypersonic ISR vehicle configuration［J］.Aeronautical Science＆Technology，2022，33（07）：15-22.
展開 前沿：基于寬視場光譜巡天望遠鏡（MUST）的光學系統(tǒng)概念設(shè)計
論文導讀
在過去的幾十年間，各種寬視場高質(zhì)量光譜巡天望遠鏡已經(jīng)建成或處于設(shè)計階段，用于高效率銀河系或系外巡天，例如斯隆數(shù)字巡天（SDSS）、暗能量光譜儀（DESI）和郭守敬望遠鏡（LAMOST）。基于對大型寬視場多目標光譜巡天望遠鏡的急切需求，清華大學也提出了6.5m寬視場巡天望遠鏡（Multiplexed survey telescope，MUST），并將建設(shè)在中國青海省冷湖觀測站。目前，清華大學毛淑德、黃磊、蔡崢等教授共同領(lǐng)導的MUST技術(shù)團隊聯(lián)合國際國內(nèi)專家，共同完成了MUST光學系統(tǒng)的概念設(shè)計。望遠鏡采用了里奇-克萊琴望遠鏡結(jié)構(gòu)，結(jié)合五片透鏡組成的改正鏡組，將實現(xiàn)高質(zhì)量光譜信息探測。初步設(shè)計方案以“Conceptual Design of the Optical System of the 6.5m Wide Field MUltiplexed Survey Telescope with Excellent Image Quality”為題于2023年5月發(fā)表在PhotoniX上。
主要研究內(nèi)容
MUST技術(shù)團隊目前已完成望遠鏡的概念設(shè)計，包括望遠鏡的光學系統(tǒng)、主鏡系統(tǒng)、副鏡系統(tǒng)、鏡筒系統(tǒng)、改正鏡支撐與控制系統(tǒng)、消旋與光纖焦面系統(tǒng)、終端儀器系統(tǒng)、機架系統(tǒng)、導星定標和波前探測系統(tǒng)。
展開 汽車概念設(shè)計草圖
汽車概念設(shè)計階段有一個重要的環(huán)節(jié)就是汽車外觀效果圖階段，汽車外觀效果圖分為汽車形象草圖，汽車概念草圖，汽車彩色效果圖，主要使用的表達手段是汽車設(shè)計師手繪的汽車方案效果圖和使用電腦建模制作的汽車外觀效果圖。這個行業(yè)如此重視用手繪制汽車效果圖，一方面是由于它是汽車設(shè)計行業(yè)延續(xù)幾十年的傳統(tǒng)技能，直到現(xiàn)在為止，從事汽車設(shè)計的人員均受到過長期嚴格的手繪訓練；雖然近二十年來電腦輔助設(shè)計手段發(fā)展很快，但仍然無法使汽車設(shè)計師像手繪那樣隨心所欲地快速捕捉稍縱即逝的創(chuàng)意。另一方面是電腦渲染，雖然精確逼真，但卻缺少汽車手繪效果圖中的情感表達。
汽車構(gòu)思草圖是速寫畫，用來記錄汽車造型設(shè)計師的靈感。構(gòu)思草圖通常是素描畫（單色繪畫），可以用鉛筆、鋼筆或塑料水筆等工具作畫，圖紙幅面以A4較為適宜。汽車構(gòu)思草圖必須以汽車總布置設(shè)計所定的基本尺寸和形狀為依據(jù)。
影響外形三因素：
機械工程學——能夠行駛，堅固耐用
人體工程學——駕駛?cè)菀住⑸舷萝嚪奖恪⒊俗孢m
流體力學——空氣阻力
在進行了總體布置草圖設(shè)計以后，就可以在其確定的基本尺寸的上進行汽車造型設(shè)計了。包括汽車外形設(shè)計和汽車內(nèi)飾設(shè)計兩部分。設(shè)計草圖是汽車設(shè)計師快速捕捉創(chuàng)意靈感的最好方法，最初的汽車設(shè)計草圖都比較簡單，它也許只有幾根線條，但是能夠勾勒出設(shè)計造型的神韻，汽車設(shè)計師通過大量的設(shè)計草圖來盡可能多的提出新的創(chuàng)意。這個車到底是簡潔、還是穩(wěn)重、是復古、還是動感都是在此確定的。當然，如果是汽車逆向設(shè)計，則就不需要這個過程了，把別人的車型直接進行點陣掃描，然后在計算機中進行造型勾畫就行了。
作為一位汽車造型設(shè)計師，必須具備非常敏銳的洞察力，注意時刻吸取設(shè)計靈感，收集潮流信息，了解競爭對手車型，留心其他汽車設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展趨勢，更要注重與消費者、銷售商、汽車工程師的交流溝通等。
展開 