关于作者

姓名:JiangFan

性别:男

出生日期:1974-01

地区:广东-广州

联系电话:

QQ:61719991婚否:未婚
用户名:jiangfan2008
笔名:jiangfan2008
地区: 广东-广州
行业:工学

日历  

快速登录

+ 用户名:
+ 密 码:

在线留言



我的大学

下面两所大学是我学习过的地方

CFD学习的网站

科研中国

科研中国[www.SciEi.com]让科研引领世界进步! 中国首家科研门户网站,频频更新,道道精彩。十个频道各具特色:科研新闻、科研文章、科研资讯、科研会议、科研图片、科研下载、科研博客、科研论坛、科研搜索和科研网址。

CAE/CFD交流

我在科研中国的博客

访问统计:
文章个数:293
评论个数:180
留言条数:30




Powered by BlogDriver 2.1

江帆的博客_CAE/CFD

 

欢迎访问我的的博客。这里展示CAE、CFD、环境材料、绿色制造研究的最新成果。并在此方面与同仁交流! 本人比较熟悉的CAE/CFD软件有:ANSYS、Fluent;CAD软件有:AutoCAD、Pro/E、Solidworks;网格划分:Hypermesh;后处理:Tecplot;数据处理:Origin 欢迎在这些软件的应用、二次开发上进行交流! 联系方式:jiangfan2008@126.com

文章

2010 WASE International Workshop on Energy, Electronic and Communication Engineering ,IWEEC 2010

世界科学工程协会WASEWorld Association of Science Engineering)举办的“信息工程国际学术会议 (2010 WASE International conference on Information EngineeringICIE2010)”将于2010814-15日在中国北戴河召开。以ICIE2010为主会,另外两个国际学术研讨会议:“能源,电子与通信工程国际学术会议(2010 WASE International Workshop on Energy, Electronic and Communication Engineering IWEEC 2010)”和“机械工程,自动化和交通运输工程国际学术会议(2010 WASE International Workshop on Mechanical Engineering, Automation and Transportation EngineeringIWMAT 2010)”也将于2010724在中国北戴河召开。                     

IWMAT2010将为学术界和工业界的国内外专家在机械工程,自动化和交通运输工程领域方面,提供研究成果和实际经验的交流平台。

大会接收的所有论文将由IEEE计算机协会出版,并被推荐到IEEE xploreEI核心数据库收录。部分优秀论文(扩展后)将选送推荐到SCI/EI杂志发表。详情请登陆:

ICIE2010网址:http://www.enjoywise.org/icie/call.html

IWMAT2010网址:www.enjoywise.org/iwmat10

WASE官方网址:http://www.enjoywise.org/w/index.php

- 作者: jiangfan2008 2010年01月27日, 星期三 16:22  回复(0) |  引用(0) 加入博采

【转载】对于VOF学习的几点体会

1、对于网格的选择
尽量选择四边形或六面体网格,而不用三角形或四面体网格,以简化多相流问题。
2、对于VOF公式的选择
Geo-Reconstruct:是目前最精确的界面跟踪方法,是对大多数瞬态VOF计算所推荐使用的方法。
Donor-Acceptor:在网格中包含很多扭曲的六面体单元,可用该公式代替Geo-Reconstruct。
Euler-Explicit:可解决Donor-Acceptor公式仅对四边形、六面体网格有效的问题,可用于三角形或四面体网格计算;也可以用于Geo-Reconstruct不能给出满意结果的情形。
注意:Geo-Reconstruct和Donor-Acceptor,必须保证在区域内没有双边壁面。
3、对于VOF模型相的定义
原则上可以根据个人的喜好定义。如果其中有一相是可压缩的,为了提高解的稳定性,应指定该相为主相。
注意:在VOF模型中,只能有一相是可压缩的。
4、关于表面张力和壁面粘附
对于网格的选择:在表面张力有重大影响的计算区域内应使用四边形或六边形网格。
在打开Wall Adhesion后,在wall边界条件下指定接触角为每一对
相。(接触角定义:当系统达到平衡时,在气、液、固三相交界处,气-液界面和固-液界面之间的夹角。实际反映的是液体表面张力与液-固界面张力间的夹角。)
提高解的收敛性:对于涉及到表面张力的计算,建议在Multiphase Model panel 中为Body Force Formulation 打开 Implicit Body Force。这样做由于压力梯度和动量方程中表面张力的部分平衡,从而提高解的收敛性。
5、关于运算环境的设置
对于VOF计算,应当选择Specified Operating Density,并且在Operating Density 下为最轻相设置密度。这样做排除了水力静压的积累,提高了round-off精度为动量平衡。同样需要打开 Implicit Body Force,部分平衡压力梯度和动量方程中体积力,提高解的收敛性。
Reference Pressure Location(参考压强位置)应是位于流体永远是100%的某一相(空气)的区域,光滑和快速收敛是其基本条件。
6、关于求解器的设置
压力插值方案:对于所有的VOF计算,应当使用body-force-weighter或者 PRESTO!压力插值方案。
对于Implicit 和 Euler Explicit 方程,为了提高相间界面的清晰度,应当为体积分率方程选择采用second-order或者QUICK离散方案
速度压力耦合方案:通常瞬变流计算建议采用PISO方案。使用PISO时允许增加所有欠松弛因子的值,而不会减弱解的稳定。对于
四边形和三角形网格上的计算,用PISO方案时,为了提高稳定性,建议为压力选欠松弛因子为0.7-0.8。
注意:当FLUENT进行任何模拟时,如果前松弛因子设置为1时,解出现不稳定、发散行为,欠松弛因子必须减小;提高稳定性的另一个方法是减小时间步长。(使用稳态隐式的VOF方案,为了提高稳定性,所有变量的欠松弛因子应设置在0.2-0.5之间。)

来源:http://cache.baidu.com/c?m=9d78d513d9871cfb4fece4697c10c0151843f6612ba6a6027ea48438e2732a45501793ac50230705a3d20c6216dc494b9bfb2101371767f7c5c7d20c9bf985295c953a632f5bd71b05d36ef39c00389b66cf04f4af1be5b1f3308eadd5d8da5253cf44050ddab6d404&p=8d6e8f0f86cc4ae80be2973859&user=baidu

- 作者: jiangfan2008 2009年11月28日, 星期六 16:02  回复(0) |  引用(0) 加入博采

有限元软件应用范围流行软件比较及发展趋势(转)
摘要:阐述有限元的应用范围,对NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等市面上主要流行有限元软件进行分析比较,预测当今国际国内CAE软件的发展趋势
关键词:有限元软件 对比评价 发展趋势
引言
    近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高,有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视,国内外的专业人士相继开发了各种类型的应用软件,其中NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等功能强大的CAE软件的广泛应用,为实际工程中解决复杂的理论计算提供了非常有用的工具。但是,各种软件均有各自的优缺点,其应用领域也不尽相同。本文将就有限元的应用范围及当今国际国内CAE软件的发展趋势做具体的阐述,并对市面上主要流行有限元软件做一下比较。
有限元软件的应用范围
    近年来随着计算机技术的普及和计算机速度的不断提高,有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视,已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径,现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算,其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃,主要表现在以下几个方面:1;增加产品和工程的可靠性; 2;在产品的设计阶段发现潜在的问题;3;经过分析计算,采用优化设计方案,降低原材料成本4;缩短产品投向市场的时间;5;模拟试验方案,减少试验次数,从而减少试验经费。
二 各种流行软件比较
    目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。以下为对这些常用的软件进行的比较和评价:
1;LSTC公司的LS-DYNA;系列软件    LSDYNA长于冲击、接触等非线性动力分析。LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序,最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的,主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具,后经多次扩充和改进,计算功能更为强大。虽然该软件声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题,但实际上它在爆炸冲击方面,功能相对较弱,其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质,边界处理很粗糙,在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。
2; MSC.software公司的Marc;DYTRAN软件;    在同类软件中,DYTRAN在高度非线性、流固耦合方面有独特之处。MSC.DYTRAN程序是在LS-DYNA3D的框架下,在程序中增加荷兰PISCES;INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体结构相互作用功能,还在PISCES的欧拉模式算法基础上,开发了物质流动算法和流固耦合算法发展而来的。但是,由于MSC.DYTRAN是一个混合物,在继承了LS-DYNA3D与PISCES优点的同时,也继承了其不足。首先,材料模型不丰富,对于岩土类处理尤其差,虽然提供了用户材料模型接口,但由于程序本身的缺陷,难于将反映材料特性的模型加上去;其次,没有二维计算功能,轴对称问题也只能按三维问题处理,使计算量大幅度增加;在处理冲击问题的接触算法上远不如当前版的LS-DYNA3D全面
3;HKS公司的ABAQUS软件
    ABAQUS是一套先进的通用有限元系统,属于高端CAE软件。它长于非线性有限元分析,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大的复杂问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时还可以做系统级的分析和研究,其系统级分析的特点相对于其他分析软件来说是独一无二的。需要指出的是,ABAQUS对爆炸与冲击过程的模拟相对不如DYTRAN和LS-DYNA3D。
4.  ADINA;    ADINA是近年来发展最快的有限元软件,它独创有许多特殊解法, 如劲度稳定法(Stiffness Stabilization),自动步进法(Automatic Time Stepping),外力-变位同步控制法(Load-Displacement Control)以及BFGS梯度矩阵更新法,使得复杂的非线性问题(如接触,塑性及破坏等), 具有快速且几乎绝对收敛的特性, 且程式具有稳定的自动参数计算,用户无需头痛于调整各项参数。另外值得一提的就是它有源代码,我们可以对程序进行改造,满足特殊的需求。
5; NASTRAN     NASTRAN是大型通用结构有限元分析软件,也是全球CAE工业标准的原代码程序。NASTRAN系统长于线性有限元分析和动力计算,因为和NASA(美国国家宇航局)的特殊关系,它在航空航天领域有着崇高的地位。NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。
6.  ANSYS
    ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件,发展了很多版本,但是它们核心的计算部分变化不大,只是模块越来越多,这些模块并不是ANSYS公司自己搞的,而是把别人的东西买来集成到自己的环境里。ANSYS系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析,在铁道,建筑和压力容器方面应用较多。
7.  Algor
    ALGOR属于中高档CAE分析软件,在汽车,电子, 航空航天,医学,日用品生产,军事,电力系统,石油,大型建筑以及微电子机械系统等诸多领域中均有广泛应用。它最大的特点是易学易用,界面友好,操作简单,这可以极大提高软件应用者在工程实际中的效率。
8.  COSMOS
   Cosmos相对影响比较小,但Cosmos的最大特点是运算速度快,这是其他软件所不能比拟的。Cosmos的研发者将保证收敛的迭代法--又称做快速有限元法导入COSMOS的产品之中,使新的有限元分析软件对磁盘空间上的要求大幅降低,占用计算机系统的内存也大大减少,因此分析速度大幅加快,超越传统甚多。
三 有限元及有限元软件的发展趋势
1. 国际上有限元分析软件的发展趋势    纵观当今国际上CAE软件的发展情况,可以看出有限元分析软件的一些发展趋势:1; 与CAD软件的无缝集成    许多商业化有限元分析软件都开发了和著名的CAD软件(例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等)的接口。有些CAE软件还为了实现和CAD软件的无缝集成而采用了CAD的建模技术,如ADINA软件由于采用了基于Parasolid内核的实体建模技术,能和以Parasolid为核心的CAD软件(如Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks)实现真正无缝的双向数据交换。 2; 更为强大的网格处理能力   由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否,近年来各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入,使网格生成的质量和效率都有了很大的提高,但在有些方面却一直没有得到改进,如对三维实体模型进行自动六面体网格划分和根据求解结果对模型进行自适应网格划分,除了个别商业软件做得较好外,大多数分析软件仍然没有此功能。对于许多工程实际问题,在整个求解过程中,模型的某些区域将会产生很大的应变,引起单元畸变,从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确,因此必须进行网格自动重划分,人们也因此迫切希望有限元软件自动六面体网格功能的出现。3; 由求解线性问题发展到求解非线性问题    随着科学技术的发展,线性理论已经远远不能满足设计的要求,许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决,必须进行非线性分析求解,例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变(几何非线性)和塑性(材料非线性);而对塑料、橡胶、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料非线性。为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件,如ADINA、ABAQUS等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库,ADINA还同时具有隐式和显式两种时间积分方法. 4; 由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解    有限元分析方法最早应用于航空航天领域,主要用来求解线性结构问题。现在用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟,发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场问题的求解。这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解,即所谓"流固耦合"的问题。由于有限元的应用越来越深入,人们关注的问题越来越复杂,耦合场的求解必定成为CAE软件的发展方向. 5; 程序面向用户的开放性    随着商业化的提高,各软件开发商为了扩大自己的市场份额,满足用户的需求,在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资,但由于用户的要求千差万别,不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求,因此必须给用户一个开放的环境,允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充,包括用户自定义单元特性、用户自定义材料本构(结构本构、热本构、流体本构)、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。
6;由二维扩展为三维;  早期计算机的能力十分有限,受计算费用和计算机储存能力的限制,数值模拟程序大多是一维或二维的,只能计算垂直碰撞或球形爆炸等特定问题。随着第三代、第四代计算机的出现,才开始研制和发展更多的三维计算程序。现在,计算程序一般都由二维扩展到了三维,如LSDYNA2D和LSDYNA3D,AUTODYN2D和AUTODYNA3D,但也有完全在三维基础上开发的,如MSC.DYTRAN. 7; 单一坐标体系发展多种坐标体系;   数值模拟软件在开始阶段一般采用单一坐标,或采用拉格朗日坐标或采用欧拉坐标,由于这两种坐标自身的缺陷,计算分析问题的范围都有很大的限制。为克服这种缺陷,采用了三种方法,一是两个程序简单组合,如CTH—EPIC,爆炸与侵彻由不同的程序分开计算;二是在同一程序中采用多种坐标体系,如DYNA3D中早期采用的是拉格朗日坐标,而LSDYNA3D的最新版除原有类型外,新加了欧拉方法以及拉格朗日与欧拉耦合方法,而最近几年才发展的DYTRAN则是拉格朗日型的LSDYNA3D(1988版)与欧拉型的PISCES的整合体;三是采用新的计算方法,如SPH等,SPH法不用网格,没有网格畸变问题,所以能在拉格朗日格式下处理大变形问题,同时,SPH法允许存在材料界面,可以简单而精确地实现复杂的本构行为,也适用于材料在高加载速率下的断裂等问题的研究。9 增强可视化的前置建模和后置数据处理功能;  早期数值模拟计算软件的研究重点在于推导新的高效率求解方法和高精度的单元。随着数值分析方法的逐步完善,尤其是计算机运算速度的飞速发展,整个计算系统用于求解运算的时间越来越少,而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。在现在的工程工作站上,求解一个包含10万个方程的有限元模型只需要用几十分钟。目前几乎所有的商业化数值模拟程序系统都有功能很强的前置建模和后置数据处理模块。在强调“可视化”的今天,很多程序都建立了对用户非常友好的GUI(图形用户界面—Graphics User Interface),使用户能以可视图形方式直观快速地进行网格自动划分,生成有限元分析所需数据,并按要求将大量的计算结果整理成变形图、等值分布图,便于极值搜索和所需数据的列表输出. 10; 工作平台多样化;   早期的数值分析软件基本上都是在大中型计算机上开发和运行的,后来又发展到以工程工作站(EWS,Engineering Work Station)上,它们的共同特点都是采用UNIX操作系统。PC机的出现使计算机的应用发生了根本性的变化,工程师渴望在办公桌上完成复杂工程分析的梦想成为现实。最近有些公司,例如ANSYS、MSC.software等开始在Windows平台上开发有限元程序,同时还有在PC机上的Linux操作系统环境中开发有限元程序包。11;软件开发强强联合;   由于数值软件的开发是一项长期而艰巨的任务,开发一个通用软件是十分困难的,各家开发的软件由于应用背景的不同而各有千秋。随着数值模拟软件商业化的进展,各数值模拟软件公司为扩大市场,追求共同的利润,出现了强强联合的局面。典型的如ANSYS与LSDYNA3D联合,MSC.software软件公司对ABAQUS、LS DYNA3D及PISCES等的购买。
2. 国内限元分析软件的发展情况和前景      1979年美国的SAP5线性结构静、动力分析程序向国内引进移植成功,掀起了应用通用有限元程序来分析计算工程问题的高潮。这个高潮一直持续到1981年ADINA非线性结构分析程序引进,一时间许多一直无法解决的工程难题都迎刃而解了。大家也都开始认识到有限元分析程序的确是工程师应用计算机进行分析计算的重要工具。但是当时限于国内大中型计算机很少,大约只有杭州汽轮机厂的Siemens7738和沈阳鼓风机厂的IBM4310安装有上述程序,所以用户算题非常不方便,而且费用昂贵。PC机的出现及其性能奇迹般的提高,为移植和发展PC版本的有限元程序提供了必要的运行平台。可以说国内FEA软件的发展一直是围绕着PC平台做文章。在国内开发比较成功并拥有较多用户(100家以上)的有限元分析系统有大连理工大学工程力学系的FIFEX95、北京大学力学与科学工程系的SAP84、中国农机科学研究院的MAS5.0和杭州自动化技术研究院的MFEP4;等。但是,国外很多著名的有限元分析公司已经从前些年对PC平台不屑一顾转变为热衷发展,对国内FEA程序开发者来说发展PC版本不再具有优势,而以后应该从下面几方面加以努力:(1); 发展有自主版权、用于分析流体等非固体力学和交叉学科的软件;   研究开发求解非固体力学和交叉学科的FEA程序经过几十年的研究和发展,用于求解固体力学的有限元方法和软件已经比较成熟,现在研究的前沿问题是流体动力学、可压缩和不可压缩流体的流动等非固体力学和交叉学科的问题。由于国内没有类似功能的商品化软件,所以国外的软件就卖得非常贵。为了打破这种垄断局面,我们必须发展有自主版权、用于分析流体等非固体力学和交叉学科的软件。(2) 开发具有中国特色的自动建模技术和GUI开发建模技术
    开发具有中国特色的自动建模技术和GUI开发建模技术成本比前述课题要少得多,但却可以大大提高FEA软件的性能和用户接受程度,从而起到事半功倍的效果。Windows中提供了OpenGL图形标准,为在PC机上应用可视化图形技术开发GUI提供了强有力的工具。近年来国外有的FEA程序已抛开仿真软件,直接在Windows平台上开发有限元程序。杭州自动化技术研究院1997-1999年采用OpenGL图形标准和相应的Visual;C++等编程工具,在PC机上成功地开发了一套可视化有限元程序包。它能直观地通过对"菜单"、"窗口"、"对话框"和"图标"等可视图形画面和符号的操作,自动建立有限元分析模型,并以交互方法式实现计算结果的可视化处理,因而可大大提高有限昂分析的效率和精确性,也便于用户学习和掌握。
(3); 与具有我国自主版权的CAD软件集成, 作为我国自行开发的FEA程序,首先要考虑和我国自主版权的CAD软件集成。因为有限元分析主要用于形状比较复杂的零部件,所以要和具有三维造型功能和CAD软件集成,使设计和分析紧密结合、融为一体。
四 总结
有限元是大有可为的分析方法和技术。随着计算机技术的普及和计算机速度的不断提高,有限元分析在工程设计和分析中必将得到越来越广泛的重视,有限元软件也将成为解决复杂的工程分析计算问题所不可或缺的工具,使设计水平发生质的飞跃

参考文献:
[1]刘彤,刘元杰,刘国宁,陶冶等.非线性有限元软件ADINA最新进展.软件世界,.2001(12)
[2]张驰,常斌,陈莉静等.工程计算领域AutoCAD与有限元软件的结合应用.西北水力发电,2003(9)
[3]王小宁.亚太船舶行业MSC软件应用情况.中国造船,2001(3)
[4]郭洪波.有限元分析软件Ansys在分析设计中的应用.油气田地面工程,2005(8)
[5]周少林.世界著名的大型通用工程仿真软件--Algor.软件世界,2005(5)

- 作者: jiangfan2008 2009年11月17日, 星期二 11:33  回复(0) |  引用(0) 加入博采

Comsol确实比较强大
这几天教学用了comsol,和以前用过的ansys相比,确实感觉比较强大。希望建模功能更强一些就好了。

- 作者: jiangfan2008 2009年11月17日, 星期二 11:10  回复(0) |  引用(0) 加入博采

在workbench中使用Fluent的步骤

workbench是ansys公司开发发一个CAD、CAE平台,集成了CFD计算软件:CFX和Fluent,这里介绍一下在workbench中使用fluent计算的步骤

1、在主界面点击fluent,出现fluent计算导航

2、根据导航的步骤,先建立几何模型

3、划分网格,这个划分网格要比gambit好用些,在划分网格后,选择面,单击右键,选择命名的项,命名边界面

4、今日Fluent界面进行计算设置及计算。

- 作者: jiangfan2008 2009年11月8日, 星期日 21:54  回复(0) |  引用(0) 加入博采

名车欣赏网络课程开通了

名车欣赏网络课程开通了,欢迎大家访问。

http://kczx.gzhu.edu.cn/course_center/index/learning/learn_index.jsp?0.20253171029182343

- 作者: jiangfan2008 2009年11月5日, 星期四 16:33  回复(0) |  引用(0) 加入博采

TRIZ理论研究综述
一、什么是TRIZ理论?它又如何有着如此大的神奇威力?

  TRIZ是发明问题的解决理论,其拼写是由俄语含义的单词首字母组成,在欧美国家也可缩写为TIPS(Theory of Inventive Problem Solving:创新式解决问题的理论)。其研究始于1946年,原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利,综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。并将之归纳总结,形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。

  任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样,都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程,是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律,就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。发明问题解决理论TRIZ通过分析人类已有技术创新成果―――高水平发明专利,总结出技术系统发展进化的客观规律,并形成指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。

 

二、TRIZ的诞生与理论体系的主要内容

    1、有关Genrich Altshuller

    TRIZ之父――Genrich Altshuller(根里奇"阿奇舒勒)于1926年10月出生于前苏联北部城市塔什干(Tashkent,今乌兹别克共和国首都)。

    由于卓越的发明才能,阿奇舒勒进入了海军的专利评审机构进行专利的评审工作。就是在这一工作期间,在研究了成千上万项发明专利后,他于1946年总结出了发明背后所隐藏的规律,由此为TRIZ理论的建立打下了基础。为了检验自己的理论,他做出了很多项军事发明,其中一项排雷装置使他获得了前苏联发明竞赛的一等奖。

     阿奇舒勒于1956年发表了第一篇有关TRIZ理论的论文,1961年出版了第一本有关TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。他于1970年一手创办的一所进行TRIZ理论的研究和推广的学校后来培养了很多TRIZ应用方面的专家。从1985年开始,早期的TRIZ专家中的一部分移居到欧美等国,从而促进了TRIZ在全世界范围内的传播。1989年,阿奇舒勒集合了当时世界上数十位TRIZ专家,在彼得罗扎沃茨克(Petrozavodsk)建立了国际TRIZ协会,阿奇舒勒担任首届主席。国际TRIZ协会从建立至今一直是TRIZ理论最权威的学术研究机构,目前它在全球10多个国家和地区拥有30余个成员组织,共拥有数千名TRIZ专家。

    2、TRIZ理论――创新的科学

    Altshuller在大量专利分析的基础上,总结出各种技术发展进化遵循的规律模式,以及解决各种技术矛盾的创新原理和法则,构建了TRIZ理论。可以说TRIZ理论是人类已有科技知识与创新思维规律、方法的完美结合。它是对人类创新活动规律和原理更深入和系统的揭示,为更好的创新提供了坚实的理论和方法基础,是认识和推动人类创新活动的一个突破性成果。

    3、TRIZ理论核心思想和基本特征

    现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先,无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式。其次,各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。

    4、TRIZ理论主要内容

    创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程,TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。

   现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容:

    1. 创新思维方法与问题分析方法

    TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法,如多屏幕法等;而对于复杂问题的分析,则包含了科学的问题分析建模方法――物-场分析法,它可以帮助快速确认核心问题,发现根本矛盾所在。

    2. 技术系统进化法则

    针对技术系统进化演变规律,在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则,可以分析确认当前产品的技术状态,并预测未来发展趋势,开发富有竞争力的新产品。

    3. 技术矛盾解决原理

    不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理,针对具体的技术矛盾,可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。

    4. 创新问题标准解法

    针对具体问题的物-场模型的不同特征,分别对应有标准的模型处理方法,包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等。

    5. 发明问题解决算法ARIZ

    主要针对问题情境复杂,矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程,实现对问题的逐步深入分析,问题转化,直至问题的解决。

     6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库

    基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。

 

三、TRIZ 的发展和方法描述

    TRIZ 的发展经历了3个阶段。第一阶段称为古典时期 1946~1980,在这个时期,建立了TRIZ 的概念基础,虽开发了许多概念和方法,但没有集成;虽积累了大量的工程知识,但由于这些知识用描述的方式表达,因此只适合手工使用 TRIZ。第二阶段起源于BorisZlotin和AllaZusman在Kishinev创办的一所TRIZ技术学校,称为Kishinev时期。这所学校的目标是集成TRIZ的方法、工具和积累知识,并用计算机化的方法表示TRIZ。第三阶段开始于1992 年,由于Ideation公司要调整和开发TRIZ使之应用于美国工程研究,故称为 Ideation 时期。这项技术已从分析发明创造问题发展到开发基于IT 知识驱动方法,现已将进入发明工程阶段。可以预见,这种发明工程将增强解决问题的技能和提供集成的系统分析方法,直至模拟创造。TRIZ理论在我国已开始得到学术界的重视。

   1TRIZ工具及方法的描述(如图)

    该图不仅描述了各种工具之间的关系,也描述了产品创新中的问题。应用TRIZ的第一步是对给定的问题进行分析;如果发现存在冲突,则应用原理去解决;如果问题明确,但不知道如何解决,则应用效应去解决;第三种选择是对待创新的技术系统进行进化过程的预测。之后是评价。最后是实现。

   “分析问题”这个方框描述了以下几个步骤:

    (1) 分析理想解IFR。理想解是采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述,创新的重要进展往往在该阶段对问题深入的理解所取得。确认哪些使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。设计过程中从一起点向理想解过渡的过程称为理想化过程。

    (2) 功能特性分析和裁剪。为了使问题解决过程更容易,问题或设计都被描述成功能,技术系统的主要目的就是满足一种或多种功能。其结果就是技术系统满足所要求的功能的形式。裁剪技术系统是创新的最高级形式之一。技术系统由用于执行不同功能的元件所组成,创新设计就是在最低花费下确保可靠的功能。如果去掉某个元件,就应当有另一个元件来满足裁掉元件所执行的功能。

    (3) 确定问题的冲突区域。冲突区域的确定是要理解出现冲突的区域。区域既可指时间,又可指空间。假如在分析阶段问题的解已经找到,可以移到实现阶段。确定问题的区域是ARIZ算法的主要因素,对于初学者,可以对研究问题提出下列问题:“谁有问题?问题象什么?什么时候发生?一直吗?在那种情形下?在哪儿发生?为什么发生?怎样发生?”这一连串的“谁、什么、时间、地点、为什么、怎样”通常被称做 5W1H ,它将引导你找到冲突区域。

    TRIZ是从研究一个假设开始,即存在着一个创新的通用原则,他们是先进创新技术的基础,如果这些原则能够得到识别或整理,这可使人们掌握更有预见性的创新过程。这项研究分几个阶段进行了50年,考察了近200万个专利,根据他们的创新程度进行分类和分析以进行寻找创新原则。这研究的三项主要发现是:

   1)  类似的问题和解决方案在不同的行业和学科不断重复。

   2)  技术进化的形式在不同的行业和学科不断重复。

   3)  创新用到了在其他领域开发出来的研究成果。

   在运用于TRIZ时,所有上述三个发现都被用于产生和改进产品、服务和系统。

   2、发展方向

    从TRIZ近50年的发展历史看,TRIZ的发展是建立在工程而不是心理学的基础上以可以和大多数其他发明问题的解决方法结合使用。目前TRIZ的研究重点是加强TRIZ的基础研究,以及如何开发和集成各种有关TRIZ的软件工具。

    1)TRIZ 理论是前人知识的总结,如何进一步把它完善,使其逐步从“婴儿期”向“成长期”、“成熟期”进化成为各界关注的焦点和研究的主要内容之一。例如,提出‘物质-场’模型新的适应性更强的符号系统,以便实现多功能产品的创新设计;进一步完善解决技术冲突的39个标准参数、40条解决原理和冲突矩阵,以实现更广范围内的复杂产品创新设计。

    2) 如何合理有效地推广应用TRIZ理论解决技术冲突和矛盾,使其受益面更广。例如,建立面向功能部件的创新设计技术集等,以推动我国功能部件快速发展。

    3) TRIZ理论的进一步软件化,并且开发出有针对性的、适合特殊领域、满足特殊用途的系列化软件系统。例如面向汽车开发领域,开发出有利于提高我国汽车产品自主创新能力的软件系统。

    4) 进一步拓展TRIZ理论的内涵,尤其是把信息技术、生命科学、社会科学等方面的原理和方法纳入TRIZ 理论中。

    5) 将TRIZ理论与其他一些新技术有机集成,从而发挥更大的作用。

    TRI理论今后的发展趋势主要集中在TRI理论本身的完善和进一步拓展新的研究分支两个方面。

   (1)TRIZ自身的完善。虽然TRIZ 经过了50多年的发展,作为一种技术本身,它目前仍处于“婴儿”期,还远未达到纯粹科学的水平,称之为“方法学”是合适的。也正如James  Kowalick (1990)指出的,“TRIZ虽然对于西方国家比较新,但它已经是一个欠发展且应用了50多年的旧系统,处在S曲线的成熟位置”,应该有一个新的突破性的方法来取代TRIZ方法的全部或部分。从TRIZ的发展历史来看,它是在前苏联计划经济体制的社会环境下形成的,计划经济下企业间很难存在竞争,但是对于今天的企业,随着经济的全球化和新经济的崛起,企业不得不面临更为残酷激烈的竞争。传统TRIZ对于那些急功学习创新性方法并展开应用的企业工程师来说,显得过于庞杂。另外,传统TRIZ还存在一些没有完全解决的地方或缺陷,如目前TRIZ知识库中还没有当前十分风行的信息技术和生物技术的成果。因此,为了适应现代产品设计的需要,TRIZ不得不面临自身现代化的建设问题,这是当前国际上TRIZ研究的重点之一。

    TRIZ的完善有4个明确的发展方向: ①技术起源和技术演化理论;②克服心理惯性的技术;③分析、明确描述和解决发明问题的技术; ④指导建立技术功能和特定设计方法、技术和自然知识之间的关系。

    (2) TRIZ与其他方法的集成。TRIZ主要是解决设计中如何做的问题,对设计中做什么的问题未能给出合适的工具。大量的实例表明,TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突,冲突发现的过程也是通过对问题的定性描述来实现的。因此,如何将TRIZ与其他设计方法相结合,以弥TRIZ的不足,已经成为设计领域的重要研究方向。

    TRIZ理论主要是解决设计中如何做的问题How,对设计中做什么的问题What未能给出合适的工具。大量的工程实例表明,TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突,冲突发现的过程也是通过对问题的定性描述来完成的。其他的设计理论,特别是QFD(Quality  Function Deployment 质量功能布置)恰恰能解决做什么的问题。所以,将两者有机地结合,发挥各自的优势,将更有助于产品创新。TRIZ与QFD都未给出具体的参数设计方法,稳健设计则特别适合于详细设计阶段的参数设计。将TRIZ、QFD和稳健设计集成,能形成从产品定义、概念设计到详细设计的强有力支持工具。因此三者的有机集成已经成为设计领域的重要研究方向。

 

参考文献:

[1]檀润华.创新设计-TRIZ :发明问题解决理论[M].北京机械工业出版社,2002.

[2]赵新军.技术创新理论TRIZ及应用[M].北京化学工业出版社,2004.

来源:http://zhangyijie1973.blog.163.com/blog/static/53425772200831441928559/

- 作者: jiangfan2008 2009年11月5日, 星期四 16:30  回复(0) |  引用(0) 加入博采

TRIZ理论应用步骤

这几天了解了一下TRIZ理论,觉得是个不错的创新方法,推荐给大家。

1,冲突分析,针对具体的问题,找出矛盾来。

2,冲突的标准化,用TRIZ的39个参数进行描述。

3,根据标准参数,查TRIZ矩阵,找到对应的发明理论(有40个发明原理)

4,根据推荐的发明原理,分析具体问题中的矛盾解决方法。

- 作者: jiangfan2008 2009年10月7日, 星期三 20:53  回复(0) |  引用(0) 加入博采

世界有时还是很美好

不曾想到的事情发生,感觉世界有时还是很美好。

- 作者: jiangfan2008 2009年09月28日, 星期一 15:48  回复(0) |  引用(0) 加入博采

LMS.virtual.lab的安装方法

在电驴中下载了LMS.virtual.lab R8B

1,先安装CATIA,virtual.lab是基于CATIA二次开发的。

2,安装LMS.virtual.lab,直接安装,在"Enter your FlexLm license sever"中,输入7598@yourhostname

3,修改license文件lms_intl.lic,将其中的hostname换成您的机器名;

4,将lms_intl.lic拷贝至安装文件夹;

5,配置license服务器。

- 作者: jiangfan2008 2009年08月2日, 星期日 09:46  回复(0) |  引用(0) 加入博采