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簡述現代設計理論及其方法

1現代設計理論與方法是壹門基於思維科學、信息科學、系統工程、計算機技術等學科,研究產品設計規律、設計技術和工具、設計實施方法的工程技術科學。

2設計的概念,廣義概念是指對發展過程的安排,包括發展的方向、程序、細節及達到的目標。狹義概念是指將客觀需求轉化為滿足需求的技術系統(或技術過程)的活動。

3設計的含義:為了滿足人類與社會的功能要求,將預定的目標通過人們創造性思維,經過壹系列規劃、分析和決策,產生載有相應的文字、數據、圖形等信息的技術文件,以取得最滿意的社會與經濟效益,這就是設計。

4設計的特征:需求特征、創造性特征、程序特征、時代特征。

5設計的四個發展階段:直覺設計階段、經驗設計階段、半理論半經驗設計階、現代設計階

6現代設計與傳統設計的區別:

傳統設計:以經驗總結為基礎,運用力學和數學而形成的經驗、公式、圖表、設計手冊等作為設計的依據,通過經驗公式、近似系數或類比等方法進行設計。傳統設計方法基本上是壹種以靜態分析、近似計算、經驗設計、手工勞動為特征的設計方法。

現代設計:是壹種基於知識的,以動態分析、精確計算、優化設計和CAD為特征的設計方法。

7現代設計方法與傳統設計方法相比,主要完成了以下幾方面的轉變:

1)產品結構分析的定量化;2)產品工況分析的動態化;3)產品質量分析的可靠性化;4)產品設計結果的最優化;5)產品設計過程的高效化和自動化。

8現代產品設計按其創新程度可分為:開發性設計、適應性設計、變形設計三種類型。

第二章

1功能分析組合方法:求總功能(黑箱法)分功能求解方法(調查分析法、創造性方法、設計目錄法)原理解組合(形態分析法)

第三章

1創造技法:(壹)集體激智法:(專題會議法,德爾菲法,635法)通過多人的集體討論和書面交流,互相啟迪,並發靈感,進而引起創造性思維的連鎖反應,形成綜合創新思路的壹種創新技法。(二)提問追溯法:(奧斯本提問法,阿諾爾特提問法,5W-1H提問法)是通過對問題進行分析和推理來擴展思路,或將復雜的問題加以分解,找到各種影響因素,從而紮到問題的解決方案的壹種創造性技法。(三)聯想類比法:(聯想發明發,類比發明發,仿生法,綜攝法)通過啟發、聯想、類比、綜合等手段,創造出新的想法,這種創造技法就稱聯想類比法(四)組合創新法:(性能組合,原理組合,功能組合,結構組合)利用事物間的內在聯系,用已有的知識和現有的成果進行新的組合。從而產生新的方案。

第四章

1優化設計的數學模型三要素:設計變量、目標函數和約束條件

設計變量X=[]目標函數

約束條件根據形式不同分為不等式約束和等式約束根據性質分為邊界約束(是設計變量的約束)和性能約束(是對原料工時約束)

2數值叠代公式(可行性)且滿足(適用性)

3壹維優化方法:直接法(斐波那契法和黃金分割法)間接法(牛頓法和二次插值法)

無約束優化方法:間接(梯度法、牛頓法、變尺度法、***軛方向法、***軛梯度法)。直接法:坐標輪換法、鮑威爾法。

常用的約束優化方法:(直接法)復合形法、可行方向法,(間接法)拉格朗日乘子法和懲罰函數法

4黃金分割法的算法原理:黃金分割法亦稱0.618法。它是通過對黃金分割點函數值的計算和比較,不斷縮小初始區間得到極小點的壹維搜索算法。黃金分割法的特點每次區間縮小的比率都是相等的為0.618.

5二次插值法的算法原理:二次插值法又稱拋物線法,是多項式逼近法的壹種,它是利用目標函數在單峰區間的兩個端點和其間壹點(3個點),構成壹個與目標函數相接近的二次插值多項式,以該多項式的極小點作為新的中間插入點,進行區間縮小的壹維搜索算法。

6梯度法的基本思想:以叠代點的負梯度方向作為每次叠代的搜索方向,直至找到極小點。