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設計師的設計方法有哪些?

現代設計方法是隨著當代科學技術的飛速發展和計算機技術的廣泛應用,在相關領域發展起來的壹門新興的多學科交叉學科。它是以設計產品為目標的壹般知識群體的總稱。目前其內容主要有:優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、工業藝術造型設計、虛擬設計、疲勞設計、三次設計、相似設計、模塊化設計、逆向工程設計、動態設計、有限元法、人機工程學、價值工程、並行工程、人工神經元計算方法等。當它們用於工程設計時,計算機壹般用作分析、計算、綜合和決策的工具。本節以計算機輔助設計、優化設計、可靠性設計、有限元方法、工業藝術造型設計、設計方法學和三次設計為例,說明現代設計方法的基本內容和特點。

1,計算機輔助設計

計算機輔助設計。他是將計算機技術引入到設計過程中,用它來完成計算、選擇、繪圖等操作的現代設計方法。計算機、繪圖等外圍設備構成CAD硬件系統,操作系統、語言處理系統、數據庫管理系統和應用軟件構成CAD軟件系統。壹般來說,CAD系統是只由系統硬件和系統軟件組成,具有計算、圖形處理、數據庫等功能,並能綜合運用這些功能完成設計工作的系統。典型的CAD工作流程如圖1-3所示。

2.優化設計

優化設計是將最優化數學原理應用於工程設計問題,在所有可行方案中尋求最佳設計方案的現代設計方法。

在工程優化設計過程中,首先根據優化設計中規定的格式建立工程問題的數學模型,然後選擇合適的優化計算方法在計算機上求解數學模型,以獲得工程設計問題的最優設計方案。

在建立優化設計數學模型的過程中,那些影響設計方案選擇的參數稱為設計變量;設計變量應滿足的條件稱為約束;設計者選擇用來衡量設計方案質量並期望得到改善的指標,表示為設計變量的函數,稱為目標函數。設計變量、約束函數和目標函數構成了優化設計問題的數學模型。優化設計需要將數學模型和優化計算發布到計算機程序中,利用計算機自動尋找最優解。常用的優化算法有:0.618法、冪法、變尺度法、復合法、罰函數法。

3.可靠性設計

可靠性設計是以概率論和數理統計、失效分析、失效預測和各種可靠性試驗為基礎,以保證產品可靠性為目的的現代設計方法。

可靠性設計的基本內容是選擇產品的可靠性指標及其值,合理分配可靠性指標,然後將規定的可靠性指標設計到產品中。

4.有限元法

有限元法是壹種以計算機為工具的數值計算方法。目前,這種方法不僅可以用於解決工程中復雜的非線性和非定常問題(如結構力學、流體力學、熱傳導、電磁場等。),還可用於工程設計中復雜結構的靜動態特性分析,精確計算復雜零件的應力分布和變形,從而成為計算復雜零件強度和剛度的有利分析工具。

5、工業藝術造型設計

工業藝術造型設計是工程技術與美學藝術相結合的壹門新興學科,他在保證產品使用功能的前提下,運用藝術手段,按照美學規律對工業產品進行造型活動,包括結構尺寸、得體的形式、色彩、材料、線條、裝飾、人際關系等,從而設計出高質量、美觀的產品造型。實用與美觀的最佳統壹是工業藝術造型的基本原則。

本學科的主要內容包括:造型設計的基本要素、造型設計的基本原則、美學法則、色彩設計、人體工程學等。

6、逆向工程設計

逆向工程是對國內外先進技術進行消化、吸收和改進的壹系列工作方法和技術的總和。它是通過物理或技術資料,對已有的先進產品進行分析、解剖和試驗,了解其材料、成分、結構、性能和功能,掌握其工藝原理和工作機理,並經過消化、模仿、改進或開發創造出新產品的方法和技術。它是壹系列分析方法和應用技術的結合,旨在先進的消化和吸收技術。

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