Creo/Proe全命令教程-设计研究可行性优化的详细作用解读含详细视频教程

导航目录:

  1. 尺寸边界与敏感度分析
  2. 可行性优化
  3. 设计与研究
  4. 学习交流
  5. 模拟测验

本节概述:

  1. 设计研究可以对模型执行可行性优化,方便我们快速达到设计要求。
  2. 本节视频主要讲解设计与研究中的敏感度分析与可行性优化。

重要知识点笔记:

  1. 可行性优化可以输入产品最终要求尺寸、容积、重量、大小等,自动计算关键位置尺寸数值。
  2. 敏感度分析可以分析产品数值在一定范围内的变化。

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与之相关:

模型报告>>>                   内部体积块>>>

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一.关于尺寸边界与敏感度分析

1.关于设置尺寸边界

关于设置尺寸边界:

设计模型时,希望实际零件尺寸位于已确定的预定上下偏差内。Creo Parametric 将这些尺寸限制 (上、下尺寸边界) 定义为尺寸边界。系统根据每个尺寸名义值创建模型几何。

可以创建基于上、下偏差尺寸允许值的零件或装配的假设模型,再使用这个新几何去测定不同分析功能的影响。

1.单击“分析”(Analysis),然后再单击 “公差分析”(Tolerance Analysis) 旁的箭头。

2.单击 “尺寸边界”(Dimension Boundaries)。随即出现“尺寸边界”(DIM BOUND) 菜单。

3.在“尺寸边界”(DIM BOUNDS) 菜单中,执行下列操作之一:

◦选取“设置所有”(Set All),将所有零件尺寸设置为指定的边界(在“装配”模式中,选择零件或子装配)。

◦选取“设置选定项”(Set Selected),仅将选择尺寸设置为指定边界。

4.通过选取下列之一命令去指定限值:

◦上限 (Upper) - 设置尺寸值为最大(基于公称尺寸值加上公差来生成几何)。

◦中间 (Middle) - 设置尺寸值为公称值与上、下公差平均值之和。

◦下限 (Lower) - 设置尺寸值为其最小(基于公称尺寸值减去公差生成几何)。

◦公称 (Nominal) - 设置尺寸值为公称值(基于精确的理想尺寸生成几何体)。

5.选择零件特征以显示必须设置边界的尺寸。

6.选择尺寸。

7.单击“完成”(Done) 接受该尺寸边界,或单击“退出”(Quit) 放弃该值。

8.要将零件重置为其初始状态,可单击“尺寸边界”(DIM BOUND) 菜单上的“全部设置”(Set All) > “公称”(Nominal)。

PS:当修改尺寸边界时,系统生成基于新尺寸的几何体。为反映这些更改,因此其模型中出现更新参考尺寸。在尺寸边界设置回正常值之前,零件尺寸显示为灰色。

2.公差累积测量

公差累积测量:

当设置新尺寸边界时,系统从获取的不同工程信息中生成新模型几何性质,如公差累积、间距和干涉计算、质量属性、装配约束、测量和参考尺寸。

当 Creo Parametric 使用一系列公差尺寸带在零件或装配成员中去标注特定特征时,发生公差累积是累积公差。为了为特殊模型决定公差累积,首先必须设置公差边界。

对零件模式,为被选择尺寸设置尺寸边界;对装配模式,为被选定的装配成员设置尺寸边界。根据新尺寸边界设置重新生成模型后,可以从“分析”(Analysis) 菜单中使用“测量”(Measure) 命令来计算公差累积。

3.使用尺寸边界组

使用尺寸边界组:

1.单击“分析”(Analysis),然后再单击 “公差分析”(Tolerance Analysis) 旁的箭头。

2.单击 “尺寸边界”(Dimension Boundaries)。随即出现“尺寸边界”(DIM BOUND) 菜单。

3.单击“尺寸边界表”(Dim Bnd Table)。

4.使用在“尺寸边界表”(DIM BND TABLE) 菜单中的命令,执行下列操作之一:

◦使用“保存当前”(Save Current),将当前尺寸边界信息保存为在尺寸边界表中的单一命名设置。

◦使用“应用集”(Apply Set),选择存放在表中的预定义尺寸设置,并在表中使它成为当前设置。

◦使用“删除尺寸”(Delete Dim),从尺寸边界表中移除尺寸。

◦用 Pro/TABLE“编辑”(Edit) 编辑尺寸边界表 (如果需要,输入新尺寸)。

◦用“显示”(Show) 显示尺寸边界表,但没有编辑性能。

4.关于敏感度分析

关于敏感度分析:

敏感度分析可以用来分析模型尺寸或独立模型参数在指定范围内改变时,多种测量数量(参数)的变化方式。结果每一个选定的参数得到一个图形,把参数值显示为尺寸函数。

要访问敏感度分析,请单击“分析”(Analysis) > “敏感度分析”(Sensitivity Analysis)。

要创建分析,请作下列定义:

•要改变的模型尺寸或参数。

•尺寸值的改变范围。

•步数(在范围内计算)。

•作为分析特征的结果而创建的参数。

要生成敏感度分析,系统将进行下列操作:

•在范围内改变选定的尺寸或参数

•每一步都重新生成该模型。

•计算选定的参数。

•生成一个图形。

5.创建敏感度分析

创建敏感度分析:

1.单击“分析”(Analysis) > “敏感度分析”(Sensitivity Analysis)。“敏感度”(Sensitivity) 对话框打开。

2.创建一项新的或打开一项现有研究。

◦要创建新研究,请单击新建 。接受默认名称或为该研究键入一名称。

◦要打开现有研究,请单击打开 。从列表中选择研究名称。

3.在“变量选择”(Variable Selection) 下,按下列步骤选择设计变量:

◦要选择一个可变尺寸,请单击“尺寸”(Dimension),并选择一个模型中的尺寸。

PS:不能选择从动尺寸。它们出现在关系的左边。

◦要选择独立的模型参数,请单击“参数”(Parameter)。独立模型参数位于关系的右手边。

4.在对话框的相应区域内,键入最小值和最大值来指定设计变量的范围。

5.在“要出图的参数”(Parameters to Plot) 下,单击选择箭头按钮,从“参数”(Parameters) 对话框中选择任意先前创建的分析特征参数。

6.单击“确定”(OK),返回“敏感度”(Sensitivity) 对话框。

PS:
•如果有 Creo Simulate 许可证,则先前定义的 Creo Simulate 参数和分析也会显示在“参数”(Parameters) 列表框中。选择 Creo Simulate 参数或分析后单击“计算”(Compute),系统将开始运行多个 Creo Simulate 分析。

•如有 Mechanism Dynamics 的许可证,那么在“目标”(Goals) 和“设计约束”(Design Constraints) 下,在 Mechanism Dynamics 中创建的动态测量是可用的。

7.在“步数”(Steps) 下,输入要在最小和最大值之间进行的计算数。

8.或者,要想在计算每个数值时看到模型的变化,请单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences) 并单击“用动画演示模型”(Animate model)。

9.单击“确定”(OK),返回“敏感度”(Sensitivity) 对话框。

10.或者,要想设置设计变量的默认范围,请单击“选项”(Options) > “默认范围”(Default Range)。

11.单击“计算”(Compute) 或单击感叹号标识 。对每一个选择参数,都会有一个显示计算的图形窗口打开。

12.要保存研究,请单击保存 。

13.单击“关闭”(Close)。

6.示例:敏感度分析

示例:敏感度分析:

摘要 - 本示例说明了如何创建敏感度研究来研究两个模型参数之间的关系。

问题 - 需要分析零件质量如何随齿轮齿数的变化而变化。

解决方案 - 创建一个分析特征来测量齿轮的质量。创建了“质量”参数之后,可执行敏感度研究来研究质量如何随着另一个参数,即齿轮齿数的变化而变化。

下列步骤概括了这个示例:

1.创建一个分析特征来测量齿轮的质量。

2.单击“分析”(Analysis),再单击 “质量属性”(Mass Properties) 旁边的箭头。单击 “质量属性”(Mass Properties)。“质量属性”(Mass Properties) 对话框打开。

3.如果“分析”(Analysis) 选项卡在默认情况下未被选定,请单击它并选择分析类型。

4.单击“已保存”(Saved) 以显示分析并在建模时动态更新分析。

5.为分析输入名称,例如 gear_mass。

6.单击“定义”(Definition) 选项卡来自定义或编辑分析。

7.在“坐标系”(Coordinate System) 下,选定的坐标系将显示在收集器中。单击“使用默认设置”(Use default),选择默认坐标系。

8.在“密度”(Density) 下,指定材料密度。该密度值将与模型一同保存下来。默认值为 1。

9.单击 计算分析。在 Creo Parametric 图形窗口的重心处将显示一个坐标系。分析结果会显示在“结果”(Results) 框中,且报告会显示在信息窗口中。

10.通过单击“分析”(Analysis) > “敏感度分析”(Sensitivity Analysis) 来创建敏感度分析。“敏感度”(Sensitivity) 对话框打开。

11.单击“参数”(Parameter)。

12.单击齿数 (N) 作为要改变的参数并单击“确定”(OK)。

13.设置齿数的范围在 10 – 20 之间。

14.选择要出图的参数 (“质量”(MASS)) 并单击“确定”(OK)。

15.指定走刀数,例如 11。

16.单击“计算”(Compute)。

17.检查由分析生成的图形。

下列图形显示了敏感度研究的输出。该图形显示了齿轮质量 (y 轴) 随齿数 (x 轴) 变化而变化的规律。结果曲线上点的数量与选择范围内的计算数相对应。

二.可行性优化

1.关于可行性和优化研究

关于可行性和优化研究:

可行性和优化研究可以使系统计算尺寸值,这些尺寸值使得模型能够满足某些用户指定约束。要访问可行性或优化研究,单击“分析”(Analysis),然后单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization) 旁的箭头。单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization),然后从对话框中选择研究类型。


优化研究:


优化研究除了能够指定可行性研究的参数,还能够指定目标函数。

在优化研究中,作下列属性定义:

•一组要改变的尺寸

•每一个尺寸的改变范围

•设计要满足的一组约束

•要优化的目标函数 (最大化或最小化) - 目标函数是作为分析特征的结果而创建的

要执行优化研究,系统将进行下列操作:

•查找可行的解决方案

•从可行的解决方案当中,选择能够优化目标函数的解决方案。


可行性研究:


在可行性研究中,作下列属性定义:

•一组要改变的模型尺寸

•每一个尺寸的改变范围

•设计要满足的一组约束

分析约束被定义为使用参数(分析特征的结果)和常量值的等式或不等式。取样约束可能如下所示:length < 6.3 or distance = 11

要执行可行性研究,系统将执行下列操作:

•将会在满足所有约束的指定范围内查找一组尺寸值。

•如果找到解决方案,则模型的显示将会更改,以显示按新的值修改的尺寸。

可以接受这些新的尺寸,也可以撤消更改并将模型返回到可行性研究之前的状态。在满足所有约束的可行性研究中可能有许多解决方案。系统将归结到一种解决方案。

2.使用 PTC Creo Simulate 参数和分析

使用 PTC Creo Simulate 参数和分析:

在优化和可行性研究中可使用先前创建的 Creo Simulate 测量和分析。如果有 Creo Simulate 许可证,则先前定义的 Creo Simulate 参数和分析将包含在“目标”(Goals) 和“设计约束”(Design Constraints) 下的列表中。

选择 Creo Simulate 参数或分析后,单击“计算”(Compute),系统开始运行多个 Creo Simulate 分析。完成分析后,研究目录保持原位。

PS:在 Creo Simulate 中移除 BMX 所参考的测量或分析时,系统将显示警告。


3.示例:敏感度、可行性和优化研究

示例:敏感度、可行性和优化研究:

摘要 - 本示例说明了如何通过使用敏感度分析、可行性研究和优化研究来达到设计目标。

问题 - 为了优化平衡,机轴零件的重心必须与其旋转轴中心重合。虽然曲柄的旋转轴不能改变,但是其它设计条件能够改变,如曲柄的宽度。在该零件中,要使得零件质量达到最小时,轴与质量中心之间的距离应最小。

解决方案 - 可以查找重心并创建分析特征来测量旋转轴与重心之间的距离。然后执行敏感度分析,来论证哪一个尺寸对重心的位置影响最大。最后,执行可行性研究来论证将重心与旋转轴之间的距离设置为零是否可行。如果存在一个解决方案,那么就可以执行优化研究,以使在保持重心在曲柄轴上的同时,曲柄的质量最小。


1.创建一个分析特征来确定质量属性。单击“分析”(Analysis) > “模型”(Model) > “质量属性”(Mass Properties)。计算质量,并在重心创建一个坐标系和一个基准点,以及“质量”参数。

2.创建一个分析特征来测量位于重心的基准点与旋转轴之间的距离。根据测量的结果,创建一个距离参数。

3.执行敏感度分析以确定 width 尺寸的改变如何影响重心的位置。

4.执行敏感度分析以确定 height 尺寸的改变如何影响重心的位置。

5.创建一个分析特征以测量轴肩与零件轮廓外边缘之间的距离。用该测量来定义可行性研究中的约束。在距离线的起始点和末端点创建基准点。在下图中,此测量显示为 E-E distance。

6.执行可行性研究以确定使重心与旋转轴重合是否可行。在研究中,在保持零件的轴与其轮廓外边缘之间的距离 (E-E distance) 不变的同时,可以改变宽度、高度和半径尺寸。

7.执行优化研究以使在保持与步骤 6 所述的约束相同的同时,零件的质量最小 (目标函数)。

4.创建优化特征作为设计研究的结果

创建优化特征作为设计研究的结果:

进行优化或可行性研究时,可以在“优化”特征中捕捉研究。

要创建“优化”特征,在“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框中单击“文件”(File) > “生成特征”(Make Feature)。

PS:除了将设计研究保存为特征外,也可通过在“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框中选择“文件”(File) > “保存”(Save) 来保存该研究及其所有设置。可在以后检索先前保存的研究及其设置,并单击“计算”(Compute) 来解决该研究。

“优化”特征是一非常强大的特征。添加了一个“优化”特征后,它将出现在“模型树”中,可在每次重新生成该模型时解决相应的设计研究。

请考虑“优化”特征的下列方面:

•模型中包括“优化”特征可能会显著地延长重新生成时间。

•每次重新生成时,Creo Parametric 都会启动研究并应用其结果。如果将“优化”特征属性“重新生成请求”(RegenRequest) 设置为“只读”(Read Only),则不会优化模型,重新生成时间也不会增加。

•如果进行优化则只有先于该“优化”特征创建的几何才可以更改。

•无法在模型中创建多个优化特征。如果装配的任何零件或子装配中存在优化特征,则无法在装配级别创建优化特征。

PS:如果隐含现有优化特征,则可以创建新的优化特征。

5.执行优化研究

执行优化研究:

如果有 Mechanism Dynamics 许可证,则在 Mechanism Dynamics 中创建的动态测量在“目标”(Goals) 和“设计约束”(Design Constraints) 下可用。

PS:您不能指定一个整数参数用于优化或可行性研究中。

1.单击“分析”(Analysis),然后单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization) 旁的箭头。单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization)。“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框打开,且“优化”(Optimization) 处于选定状态。

2.在“目标”(Goal) 下,选择要应用于给定分析特征参数的优化目标。

3.从右侧的可用分析特征参数列表中,选择要优化的参数。

4.要创建设计约束,请单击“设计约束”(Design Constraints) 下的“添加”(Add)。“设计约束”(Design Constraints) 对话框打开。

a.选择一个分析特征参数和一个运算符。

b.在“值”(Value) 下,单击“当前”(Current) 接受当前值,或单击“设置”(Set) 为该约束键入值。

c.单击“设计约束”(Design Constraints) 对话框中的“确定”(OK),返回到“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框。

选定约束的名称和值出现在“参数”(Parameter)、“运算符”(Operator) 和“值”(Value) 下面。单击条目所在单元可直接对这些条目进行编辑。

5.要删除设计约束,请选择一约束并单击“删除”(Delete)。

6.要设置设计变量,请在“设计变量”(Design Variables) 下单击下列按钮之一:

◦添加尺寸 - 选择要改变的尺寸,并输入其最小值和最大值。可添加多个变量尺寸。

◦添加参数 (Add Parameter) - 从“参数选择”(Parameter Selection) 对话框,选择一个现存独立模型参数,并输入其最小值及最大值。

7.要编辑条目,请单击条目所在单元并输入新值。

8.要删除设计变量,请选择一变量并单击“删除”(Delete)。

9.(可选) 单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences) 来设置研究的显示首选项。在“图形”(Graphs) 选项卡中,可设置下列选项:

◦“目标”(Goal) - 计算完成后,在图形中显示选定的目标参数和选定约束之间的收敛性。

◦“约束”(Constraints) - 在计算期间,在图形中显示约束参数值。

◦“变量”(Variables) - 在计算期间,在图形中显示变量值。

在“运行”(Run) 选项卡中,可设置下列选项:

◦收敛性 % - 使用默认的收敛性标准或为其键入值。如果当前的参数值和先前的迭代之间的差值小于“收敛性 %”,则计算停止。这个值越小,计算所用的时间就越长,如果有可行的解决方案,那么计算的结果就会更精确。

◦最大迭代次数 - 使用默认的计算最大迭代次数或为其键入值。这个值越大,计算所用的时间就越长并且结果越精确。

◦“用动画演示模型”(Animate model) - 模型中动画随计算结果而更改。

在“方法 (Method)” 选项卡下,可选择优化方式:

◦GDP - 用标准算法优化模型,使用当前模型条件作为起始点。

◦MDS - 使用多目标设计研究算法来确定优化的最佳起始点。可在“最大迭代次数”(Max Iterations) 字段中指定要计算的起始点个数。此种方式更容易在设计参数和尺寸范围内找到整体最优设计。

10.单击“确定”(OK) 来保存并接受对“首选项”(Preferences) 对话框的更改。

11.单击“计算”(Compute)。Creo Parametric 将计算并显示结果。

12.要创建“优化”(Optimization) 特征,请单击“文件”(File) > “生成特征”(Make Feature),然后键入特征名称。

PS:“生成特征”(Make Feature) 选项仅在计算分析时可用。

13.要保存研究,请单击“文件”(File) > “保存”(Save)。

14.单击“关闭”(Close)。

6.优化研究

优化研究:

优化研究在目标受到约束时(分析特征参数的最小限度和最大限度)寻求其解决方案,该约束来自按照模型尺寸和其它分析特征参数的允许范围所指定的一组规则。

如果给定这组约束时目标存在一个解决方案,则模型可以得到优化并按新的配置更改。

7.执行可行性研究

执行可行性研究:

PS:您不能指定一个整数参数用于优化或可行性研究中。


1.单击“分析”(Analysis),然后单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization) 旁的箭头。单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization)。“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框打开。

2.在“研究类型/名称”(Study Type/ Name) 下,选择“可行性”(Feasibility)。

3.接受默认名称或为该研究键入名称。

4.要创建设计约束,请单击“设计约束”(Design Constraints) 下的“添加”(Add)。“设计约束”(Design Constraint) 对话框打开。

a.选择一个分析特征参数和一个运算符 (=、< 或 >=)。

b.在“值”(Value) 下,单击“当前”(Current) 接受当前值,或单击“设置”(Set) 为该约束键入值。

c.单击“设计约束”(Design Constraints) 对话框中的“确定”(OK),返回到“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框。

选定约束的名称和值出现在“参数”(Parameter)、“运算符”(Operator) 和“值”(Value) 标题下。单击条目所在单元可直接对这些条目进行编辑。

5.要删除设计约束,请选择一约束并单击“删除”(Delete)。

6.要设置设计变量,请在“设计变量”(Design Variables) 下选取这些按钮中的一个:

◦添加尺寸 (Add Dimension) - 选择要改变的尺寸。输入其最大值及最小值。可添加多个变量尺寸。

◦添加参数 (Add Parameter) - 从“参数选择”(Parameter Selection) 对话框,选择一个现存独立模型参数,并输入其最小值及最大值。

7.要编辑条目,请单击条目所在单元并输入新值。

8.要删除设计变量,请选择一变量并单击“删除”(Delete)。

9.也可通过选取“选项”(Options) > “首选项”(Preferences) 设置研究的首选项。在“图形”(Graphs) 选项卡中,可设置下列选项:

◦“目标”(Goal) - 当计算完成后,用图形说明选定的图形参数和选取的约束之间的收敛性。

◦“约束”(Constraints) - 在计算期间,用图形说明约束参数值。

◦“变量”(Variables) - 在计算期间,用图形说明变量值。

在“运行”(Run) 选项卡中,可设置下列选项:

◦收敛性 % - 使用默认的收敛性标准或为其键入值。如果当前的参数值和先前的迭代之间的差值小于“收敛性 %”,则计算停止。这个值越小,计算所用的时间就越长,如果有可行解,那么计算的结果就会更精确。

◦最大迭代次数 - 使用默认的计算最大迭代次数或为其键入值。这个值越大,计算所用的时间越长并且结果越有效。

◦“用动画演示模型”(Animate model) - 模型中动画随计算结果而更改。

10.单击“确定”(OK) 来保存并接受对“首选项”(Preferences) 对话框的更改。

11.单击“计算”(Compute)。Creo Parametric 将计算并显示结果。

12.要创建“优化”(Optimization) 特征,请单击“文件”(File) > “生成特征”(Make Feature),然后键入特征名称。

PS:“生成特征”(Make Feature) 选项仅在计算分析时可用。

13.要保存研究,请单击“文件”(File) > “保存”(Save)。

14.单击“关闭”(Close),关闭对话框。

8.可行性研究

可行性研究:

可行性研究在选取尺寸的范围内搜寻解决方案以满足一组约束。如果搜寻成功,就会有消息提示解决方案存在。该约束由一个或多个分析特征参数指定。

9.示例:可行性研究

示例:可行性研究:

摘要 - 本示例说明了如何使用可行性研究来研究是否存在一个满足设计约束的解决方案。

问题 - 需要在给定尺寸约束的范围内创建一个符合所需体积的瓶子。

解决方案 - 创建一个分析特征来测量零件的体积。接下来执行可行性研究,论证在保持关键尺寸在一定范围内的同时,是否可以获得一个需要的体积。

下图显示的是“瓶子”零件。



下列基本步骤概括了这个示例:

1.创建一个分析特征来创建体积参数。

2.单击“分析”(Analysis) > “模型”(Model) > “单侧体积”(One-Sided Volume)。“单侧体积”(One Sided Volume) 对话框出现。

3.如果“分析”(Analysis) 选项卡在默认情况下未被选定,请单击它并选择分析类型。

4.单击“已保存”(Saved) 以显示分析并在建模时动态更新分析。

5.为分析输入名称,例如 analysis1。

6.单击“定义”(Definition) 选项卡来自定义或编辑分析。

7.在“平面”(Plane) 下,选定参考平面将显示在“平面”(Plane) 收集器中,且分析结果将显示在“结果”(Results) 框中。

8.箭头指示计算体积的一侧。以图形方式反向箭头可更改方向。

9.单击 计算分析。由选定平面定义的体积将显示在信息窗口中。

10.通过单击“分析”(Analysis) > “可行性/优化”(Feasibility/Optimization) 创建可行性研究。“优化/可行性”(Optimization/Feasibility) 对话框打开。

11.单击“可行性”(Feasibility)。

12.在“设计约束”(Design Constraints) 下,单击“添加”(Add),添加一个参数。

13.在“设计约束”(Design Constraints) 对话框中,选择 ONE_SIDE_VOL:ANALYSIS1 作为参数约束。

14.单击“设置”(Set) 并键入所需的体积。

15.单击“确定”(OK)。

16.在“设计变量”(Design Variables) 下,单击“添加尺寸”(Add Dimension),然后在要改变的模型上选择一个尺寸 (例如高度尺寸) 并设置其范围。单击“添加尺寸”(Add Dimension) 还可以添加另外一个尺寸。

17.单击“计算”(Compute)。

18.Creo Parametric 将执行计算并搜索解决方案。如果存在一个解决方案,则 Creo Parametric 会将尺寸修改为能够给出所需体积的值。可以保留修改的模型或者通过单击“撤消”(Undo) 来撤消更改。

下图显示了修改的瓶子。

三.设计与研究

1.关于多目标设计研究

关于多目标设计研究:

多目标设计研究能够帮助查找满足多个设计标准(设计目标)的优化解决方案。例如,可以研究零件的可能形状来将零件的质量和重心位置保持在所需范围内。


多目标设计研究具有下列优点:

•帮助寻找最适合搜索优化解决方案的设计变量的优化范围。

•可选择“自动”(Automatic) 取样方法或“手动”(Manual) 取样方法来引导研究。

•寻找实际上可能是相矛盾的多设计目标的解决方案。

•如果存在多个优化解决方案,那么研究会提供出结果以便选取首选解决方案。

•可以展开取样设计目标的范围,或者使用不同方法分析试验中得到的数据来缩小该范围。


使用多目标设计研究:


“多目标设计”研究由主表和衍生表按其分层顺序组成。初始时,研究可以检查允许设计变量更改的整个范围。有两种引导多目标设计研究的方法:

•自动 (Automatic) - 使用一种在整个允许设计空间内平均分布取样点选择的算法。它以将最大设计空间包括到研究中的方式来组合设计变量。此为默认设置。

•手动 (Manual) - 允许手工为设计变量指定取样点或从 CSV 格式的 ASCII 文本文件中导入取样点。

最初调查的结果是主表,该主表列出了所有的试验记录。然后通过创建衍生表来缩小研究的焦点,这样便可以用设计目标或设计变量约束值的子集来检查模型的行为。

可通过“表树”(Table Tree) 访问任何表,以检查其结果或通过改变其条件来编辑表。检查完所查找的表之后,在研究指示的设计范围内通过指定所引导的附加试验来展开主表。

可以用“保存”(Save) 命令将研究保存到磁盘上,然后在返回到模型之后打开它。保存研究可以保存所有的表数据。

PS:系统将“表树”(Table Tree) 保存在模型内。如果不保存模型,则“表树”(Table Tree) 丢失,并且仅将具有主表的文本文件保存到硬盘。

2.关于在多目标设计研究中使用的术语

关于在多目标设计研究中使用的术语:

多目标设计研究使用下列术语:

•试验 - 一个取样事件,其目的是要达到设计变量特殊组合的设计目标。

•主表 - 包含设计变量 (尺寸) 指定范围内所进行的全部试验的记录的表。

•取样方法 – 有两种取样方法可用:

◦自动 (Automatic) - 一种允许选择和删除设计变量 (尺寸和参数) 并设置其最小值和最大值的取样方法。它还允许为设计变量设置用户定义的和系统定义的增量值。

◦手动 (Manual) - 一种允许手动选择和删除设计变量的取样方法。它还允许使用“所有组合”(All Combinations) 或“每行一个”(One Per Row) 方法为设计研究确定要引导的试验数目。

•衍生表 - 为了选择能满足一定条件的试验,而用特殊方法 (“约束”或“平行于”) 从父表中衍生出的表。

•约束方法 - 通过指定每一个选定设计目标的最小值或最大值来创建衍生表的方法。系统检查父表来查找满足条件的试验。

•平行于方法 - 通过选择要优化 (最小化或最大化) 的设计目标来创建衍生表的方法。系统检查父表来查找其结果在优化范围内的试验。这种方法可以给出多种优化解决方案:当一个解决方案给出一个目标的最好结果时,另一个解决方案为另一个目标生成更好的结果。因为每一个 Pareto 解决方案都是最好的,所以系统会让您决定哪一个方案更可取。

3.示例:使用 Pareto 方法

示例:使用 Pareto 方法:

应用 Pareto 方法可以优化约束条件的多个变量。解决方案结果的图例是 n 维坐标系中的一组点 (其中 n 是为分析而指定的设计变量数目)。

这个示例说明了如何使用 Pareto 方法来优化两个设计目标:Goal 1 和 Goal 2,并找到能使两个设计目标都产生最大值的试验。在图形中,x 轴显示 Goal 1 的值,y 轴显示 Goal 2 的值。图形中的每个点代表一条试验记录。

使用 Pareto 方法,系统开始比较记录,从而找出两个设计目标的最大值。分析的结果是以灰色点显示的所有试验将被过滤出来,因为它们的结果比那些以黑色点显示的试验的结果差。三个最好的试验 (显示为黑色点) 表示优化的解决方案 – 它们都是可以接受的而且都很好。

4.引导多目标设计研究

引导多目标设计研究:

要引导多目标设计研究,必须定义设计变量及设计目标。可以选择尺寸或顶层模型参数(整数参数除外)作为设计变量。对于设计目标,可以选择通过“分析”特征创建的参数。

1.单击“分析”(Analysis),然后单击 “可行性/优化”(Feasibility/Optimization) 旁的箭头。单击 “多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study)。“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框打开。该对话框由以下两部分组成:

◦表树 (Table Tree) - 第一列显示了研究中表的层次(包括主表和衍生表)。第二列为反馈部分,显示每一个表的记录数量。

◦表数据 (Table Data) – 在顶部显示当前活动表的“名称”(Name) 和“记录”(Records) 数,在下面显示表内容。表的每一行表示一个试验记录。表中的每个记录都包括一个记录编号、各设计目标的值和各列中的设计变量。设计目标和设计变量的名称用作列标签。可以通过拖动或双击列分隔符重新调整列大小。

2.要创建一个新的研究,请单击“文件”(File) > “新建”(New) 并为研究指定一个名称。要打开已存在的研究,请单击“文件”(File) > “打开”(Open) 并选择研究的名称。

3.要设置主表,请单击“设置”(Setup) > “变量/目标”(Variables/Goals)。“主表”(Master Table) 对话框打开。

4.在“取样方法”(Sampling Method) 框中,选择“自动”(Automatic) 或“手动”(Manual) 作为取样方法。

5.如果选择“自动”(Automatic) 方法,请在“主表”(Master Table) 对话框中指定下列内容:

◦单击“定义增量”(Define Increments) 复选框可设置设计变量的增量。“增量”(Increment) 栏会显示在“主表”(Master Table) 对话框的“设计变量”(Design Variables) 部分中。

◦为每个设计变量指定增量值,或接受默认增量值。默认增量值是该设计变量的最大值和最小值之间的差值。

◦设计变量 (Design Variables) - 对于每个设计变量,单击 添加尺寸,或单击 添加参数来作为研究中的设计变量。添加的尺寸或参数被作为研究中的设计变量。每个设计变量都被分配给“设计变量”(Design Variables) 表格中的唯一行。指定其最小值及最大值,或接受默认值。如果已单击“定义增量”(Define Increments) 复选框,则还可以为变量指定增量。要从设计变量列表中删除变量,请选择该变量并单击

◦设计目标 (Design Goals) - 单击“选择目标”(Select Goals)。“参数选择”(Parameter Selection) 对话框打开。选择要包括在研究中的参数,然后单击“确定”(OK)。

6.如果选择“手动”(Manual) 方法,请在“主表”(Master Table) 对话框中指定下列内容:

◦在“运行试验数计算方式”(Run experiments on) 下,指定下列选项之一:

▪所有组合 (All Combinations) - 使用为设计变量定义的取样点的所有可能组合计算试验数。

▪“每行一个”(One per row) - 将试验数设置为在“主表”(Master Table) 的“设计变量”(Design Variables) 部分定义样本点的行的行数。

PS:如果没有为所有设计变量指定相同数目的取样点,则会显示出错消息。

◦按“自动”(Automatic) 取样方法所述,指定设计变量和设计目标。

PS:每个设计变量都被分配到“设计变量”(Design Variables) 表格中的不同列。

◦在“主表”(Master Table) 的 “设计变量”(Design Variable) 部分还可用下列选项:

- 在选定的单元格上方插入一个空单元格。

- 删除选择的单元格。

- 删除表格中的所有单元格。

- 打开文件浏览器,以便选择 CSV 格式的 ASCII 文本文件。导入的文件不能包含字母字符。此文件的列数必须小于等于研究中的设计变量数。

7.单击“确定”(OK) 接受该设置。

8.要检查设置,请单击“设置”(Setup) > “显示设置”(Show setup)。

9.要计算主表,单击“设置”(Setup) > “计算”(Compute) 并键入希望 Creo Parametric 生成的试验数,以进行研究。“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框显示结果。“表树”(Table Tree) 部分显示“主表”(Master Table)。记录编号、计算的设计目标值和相应的设计变量值出现在“主表”(Master Table) 的“表数据”(Table Data) 部分的各个列中。

PS:如果为“自动”(Automatic) 取样方法选择了“定义增量”(Define Increments) 方框,或者,如果选择了“手动”(Manual) 取样方法,则 Creo Parametric 会计算试验数目并将其显示在消息区域中。

10.要创建衍生表,请单击“表”(Table) > “衍生”(Derive)。“衍生表”(Derive Table) (MASTER_TABLE) 对话框随即打开。

PS:不能展开将增量用作其设计变量的主表或使用“手动”(Manual) 取样方法创建的主表。

11.选择以下方法之一来衍生表格:

◦约束 (Constraints) - 通过设置设计目标的最小值和最大值来创建一个衍生表。在参数列表中选择参数并在“最小”(Min) 和“最大”(Max) 框中指定新值或接受默认值。

◦平行于 (Pareto) - 通过优化设计目标来创建衍生表。单击“选项”(Options) 下的一个单元格,然后将其值设置为“最大化”(Maximize)、“最小化”(Minimize) 或“排除”(Exclude)。

12.键入表名称并单击“确定”(OK)。“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框显示结果。“表树”(Table Tree) 部分显示衍生表图标。记录编号、计算的设计目标值和相应的设计变量值出现在衍生表的“表数据”(Table Data) 部分的各个列中。

PS:用于生成衍生表的记录的试验数源自主表。

13.要创建另一衍生表,请单击“表树”(Table Tree) 部分中某表,单击“表”(Table) > “衍生”(Derive),然后通过选择“约束”(Constraints) 或“平行于”(Pareto) 方法自父表创建一个表。每一个衍生表都出现在“表树”(Table Tree) 部分中,而且还带有一个指明其创建方法的图标。

14.要保存研究 (包括衍生表),请单击“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中的“文件”(File) > “保存”(Save)。

15.单击“文件”(File) > “退出”(Exit) 结束研究。

5.表操作

表操作:

下表概括了在使用“多目标设计”研究时能够执行的表操作。
表操作
用户动作
图标
创建新研究。
单击“文件”(File) > “新建”(New)
打开现存研究。
单击“文件”(File) > “打开”(Open)
保存研究。
单击“文件”(File) > “保存”(Save)
删除研究。
单击“文件”(File) > “删除”(Delete)
 
退出研究。
单击“文件”(File) > “退出”(Exit)
 
设置主表。
单击“设置”(Setup) > “变量/目标”(Variables/Goals)
显示表的设置。
单击“设置”(Setup) > “显示设置”(Show setup)
 
生成主表或展开主表。
单击“设置”(Setup) > “计算/展开”(Compute/Expand)
生成衍生表。
单击“表”(Table) > “衍生”(Derive)
编辑衍生表。
“表树”中选择一个表并单击“表”(Table) > “编辑”(Edit)
 
显示选择表的数据。
“表树”中选择一个表并单击“表”(Table) > “显示数据”(Show Data)
 
删除表。
“表树”中选择一个表并单击“表”(Table) > “删除”(Delete)
 
显示选定记录的模型。
选择一个记录并单击“记录”(Record) > “显示模型”(Show Model)
保存选定记录的模型。
选择一个记录并单击“记录”(Record) > “保存模型”(Save Model)
生成近似值表。
单击“工具”(Tools) > “近似表”(Approximation Table)
 
查找近似值。
单击“工具”(Tools) > “近似值”(Approximation Value)
 
生成选择表的图形
“表树”中选择一个表并单击“工具”(Tools) > “图形研究”(Graph study)
为研究设定首选项。
单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences)
 
为变量设定默认范围。
单击“选项”(Options) > “默认范围”(Default Range)
 
要在“表数据”(Table Data) 部分下设置列的显示
 

PS:也可通过在“表树”中选择表并单击鼠标右键来使用快捷菜单。快捷菜单中的命令有:“衍生”(Derive)、“编辑”(Edit)、“显示数据”(Show Data) 和“删除”(Delete)。

6.展开主表

展开主表:

通过为研究指定要引导的试验的附加数量,就可以展开主表。展开表可以提供一个更频繁取样,它属于为研究而指定的域,因此可以生成更精确的数据。不能展开将增量用作其设计变量的主表或使用“手动”(Manual) 取样方法创建的主表。

要展开主表:

1.在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中,单击“设置”(Setup) > “计算/展开”(Compute/Expand),或单击 图标。“主表”(Master Table) 对话框打开。

2.指定要添加的新试验的数目。Creo Parametric 会执行附加试验并将其记录添加到主表。

如果已经将首选项设置为展开主表后更新反馈,则“表树”(Table Tree) 窗口的“记录”(Records) 栏将会显示主表和受影响的衍生表更新过的记录数量。

7.显示研究结果

显示研究结果:

要显示与选定记录相应的模型:

1.在“表树”(Table Tree) 部分中选择一个表。

2.在“表数据”(Table Data) 部分单击一个记录。

3.单击“记录”(Record) > “显示模型”(Show Model),或单击 图标。也可以通过双击该记录来显示模型。

8.保存研究结果

保存研究结果:

1.要保存研究,请从“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中选取“文件”(File) > “保存”(Save)。

2.确保在保存了研究之后保存模型。要保存与特定记录相应的模型:

a.选择一个记录,然后单击“记录”(Record) > “保存模型”(Save Model) 或单击 图标。

b.系统创建一个名为 .tmp_mobj_save_# (其中 # 是记录号) 的临时目录,并将模型保存到该目录中。所保存模型的名称为 modelname_#,其中 # 是记录号。

c.保存装配模型时,系统会打开“装配保存为一个副本”(Assembly Save A Copy) 对话框,其中显示两列:源装配中的元件名以及要保存的模型中的元件名。第二栏的名称可以更改。要保存更改并退出,请单击“取消”(Cancel)。如果试图保存一个先前已保存过的装配,系统会提示更改元件的名称以避免覆盖现存的文件。

PS:每次保存与特定记录相应的模型时,系统都会将其保存到记录指定的目录,并覆盖该目录中可能存在的先前已保存过的模型。要保留已保存的模型,可以将其从临时的 .tmp_mobj_save_# 目录中移到另一个不同目录中。

9.生成近似值

生成近似值:

要获得单点的近似值:

1.单击“工具”(Tools) > “近似值”(Approximation Value)。“近似估算”(Approximate Evaluation) 对话框打开。

2.对于要为评估设置的设计变量,请选择变量的当前值然后键入期望值。

3.单击“运行”(Run) > “逼近”(Approximate),或单击 来生成近似值。系统评估设计目标的值并填写“设计目标”(Design Goals) 表。

4.要重置设计变量的值,请单击“运行”(Run) > “重置”(Reset)。

PS:要生成精确值,单击“运行”(Run) > “精确”(Exact) 或单击 图标。

引导关于近似值的灵敏度分析:

1.单击“工具”(Tools) > “近似值”(Approximation Value)。“近似估算”(Approximate Evaluation) 对话框打开。

2.选择要为其生成图形的设计变量和设计目标。

3.单击 图标以出图图形。图形显示带有估计结果的点和近似于这些结果的曲线。

PS:如果要获得平滑曲线,可增加噪声等级 (出图曲线距估计点的偏差)。如果要获得更精确的近似估计结果的曲线,可减少噪声等级。

4.要设置噪声等级,请在“近似估算”(Approximate Evaluation) 对话框中单击“工具”(Tools) > “首选项”(Preferences)。在“首选项”(Preferences) 框中设置值,然后单击“确定”(OK)。现在可单击 图标来生成另一个图形。

10.多目标设计研究中使用近似值

多目标设计研究中使用近似值:

在“多目标设计研究”中,可生成设计研究目标的近似评估。为生成近似值,Creo Parametric 将使用“响应曲面”这一概念。

对于 n 维设计空间中的给定点或一组点,响应曲面给出设计研究目标的近似值。近似结果依据所有引导的试验得出。

取代引导耗时的重新生成过程,可估计目标并依据近似值创建敏感度研究。近似值允许快速估计设计目标对于设计变量的指定值如何变化。要使用近似值,请在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中单击“工具”(Tools) > “近似值”(Approximation Value)。

另外,可创建一个源自主表的近似值表。近似值表给出了请求试验数量的设计研究目标的近似值。要创建近似值表,请在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中单击“工具”(Tools) > “近似表”(Approximation Table)。

11.生成用于多目标设计研究的图形

生成用于多目标设计研究的图形:

对于主表或衍生表,能够生成图形以说明一个选择目标如何相对于一个选定尺寸变量来更改。要设置图形首选项,请单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences) 并选择“图形”(Graph) 选项卡。

1.选择一个要生成图形的表。

2.单击“工具”(Tools) > “图形研究”(Graph Study) 或单击 图标。“图形”(Graph) 对话框打开。该对话框包含“X 轴”(X-Axis) 和“Y 轴”(Y-Axis) 选项卡。

3.单击“X 轴”(X-axis) 选项卡以指定 X 轴的参数。通过单击相应的栏来选择一个设计目标或设计变量。

4.单击“Y 轴”(Y-axis) 选项卡以指定 Y 轴的参数。通过单击相应的栏来选择一个设计目标或设计变量。

5.要生成图形,请单击“图形”(Graph)。Creo Parametric 会打开一个带有图形的“图表工具”(Chart-Tool) 窗口。图形中的每一个黄色点与一个试验对应。

PS:Creo Parametric 最多可以显示 10 个图形窗口。

12.设置多目标设计研究的首选项

设置多目标设计研究的首选项:

1.要设置首选项,单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences)。“首选项”(Preferences) 对话框打开。

2.为要设置的功能选择一个选项卡:“更新”(Update)、“图形”(Graph) 或“计算”(Compute)。

◦在“更新”(Update) 选项卡中,可设置下列选项:

▪更新速度 (Update Rate) - 当展开主表时,在指定数量的试验后更新“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框的“表树”(Table Tree) 部分的记录数。

▪“自动保存速度”(Auto save rate) - 当展开主表时,在指定数量的新试验后自动保存 .pdl 文件。

◦在“图形”(Graph) 选项卡中,可设置下列选项:

▪研究后保留图形 (Keep graphs after study) – 选择该复选框在退出研究后仍然显示图形。

▪在“图形更新选项”(Graph Update options) 部分下,可设置以下选项:

▪不更新图形 (Do not update graphs) - 在展开主表之后不更新图形。

▪展开后更新图形 (Update graphs after expansion) - 在展开主表之后更新图形。

▪动态更新图形 (Update graphs dynamically) - 通过在“更新”(Update) 选项卡中设置“更新速度”(Update Rate) 来定期更新图形。

◦在“计算”(Compute) 选项卡中,可设置下列选项:

▪使用分布式计算 (Use distributed computation) - 在网络内部参与的工作站中分配计算任务。

▪不停止计算 (Non-stop computation) - 不需要指定要为研究而进行的试验数目。Creo Parametric 会执行满足由“自动进行收敛性检查”(Automatic Convergency Check) 选项设置的条件所必需的试验数目。

▪自动进行收敛性检查 (Automatic convergence check) - 指定当平均目标偏差小于必需的百分比时,计算应停止的条件。

▪试验数目 (Number of experiments) - 包括精确试验 (通过重新生成) 和近似试验 (通过响应曲面) 的连续试验的数目,必须在令计算停止的“错误百分比”(Error percentage) 之内。可以指定一个 1 到 1024 之间的值。默认值为 16。

▪“错误百分比”(Error percentage) - 在设计空间内由响应曲面提供的近似结果的最大错误百分比。默认值为 5.00000。

13.设置范围首选项

设置范围首选项:

1.要设置设计变量的默认范围,单击“选项”(Options) > “默认范围”(Default Range)。“范围首选项”(Range Preferences) 对话框随即打开。

2.在“范围选项”(Range Options) 下设置以下选项:

◦+/- 百分比 (+/- percentage) - 选择设计变量的偏差百分比。在“偏差百分比”(Deviation Percentage) 框内输入该百分比值。

◦+/- 数目 (+/- number) - 选择设计变量的绝对偏差。在“绝对偏差”(Absolute Deviation) 框中输入该值。

◦最小到最大 (min to max) - 选择设计变量的绝对范围。在“自”(From) 框中输入最小值,在“至”(To) 框中输入最大值。

◦+/- 公差 (+/- tolerance) - 选择设计变量的公差选项。

14.设置列的显示

设置列的显示:

要在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框的“表数据”(Table Data) 部分中设置主表或衍生表的记录的列显示:

1.单击 。“表数据列”(Table Data Columns) 对话框打开。该对话框包含以下两个部分:“不显示”(Not Displayed) 和“显示”(Displayed)。默认情况下,设计目标的列出现在“显示”(Displayed) 部分。

2.选择不希望显示的列,并通过单击 将该列从“显示”(Displayed) 部分移动到“不显示”(Not Displayed) 部分。

PS:“记录编号”(Record #) 列无法移动到“不显示”(Not Displayed) 部分。

3.选择要显示的列,并通过单击 将该列从“不显示”(Not Displayed) 部分移动到“显示”(Displayed) 部分。

4.通过单击 设置水平顺序,将按该顺序显示列。

5.指定特定列的宽度。通过单击相应的行,选择在“显示”(Displayed) 部分中显示的列。在“宽度”(Width) 框中输入宽度值。

6.单击“应用”(Apply) 保存设置,或单击“确定”(OK) 保存设置并退出。单击“取消”(Cancel) 取消操作并退出。

15.关于统计设计研究

关于统计设计研究:

“统计设计研究”允许您将统计分布分配给属于设计变量的尺寸和参数以及属于“多目标设计研究 (MODS)”的设计目标的参数。使用对应于 MODS (MODSRS) 的响应曲面和分配给相应设计变量的统计分布,Creo Parametric 可运行大量近似试验来确定 MODS 设计目标的分布参数。可以使用统计设计研究的结果来为您的设计目标找出“接近最佳”的操作点。

下表列出了可用统计分布的类型、它们使用的方程和生成的参数:
统计分布
方程
参数
指数
λ:率参数
对数正态
μ:平均值
σ:标准偏差
法向
μ:平均值
σ:标准偏差
均匀
无参数
Weibull
λ:比例参数
K:形状参数
可以为 MODS 的设计目标选择统计分布的类型。相应地,也计算了为响应曲面取样提供最佳拟合的分布参数。默认情况下,对于“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框中的“设计变量”(Design Variables) 部分下列出的设计变量和“设计目标”(Design Goals) 部分下列出的设计目标,将选择“正态”(Normal) 统计分布类型。

执行统计设计研究的方法如下所示:

•单一 (Single) - 单个操作点用于该研究,根据设计变量的统计分布,所有取样都在该操作点附近。对于“对数正态”(Lognormal) 和“正态”(Normal) 类型的统计分布,操作点是分布的平均值。

•MODS - MODSRS 设计空间内均匀分布的点用于该研究。统计设计研究的设计目标是原始 MODS 的目标的统计分布参数。操作点的数目等于为 MODS 指定的试验数目。针对各个操作点,可进行统计设计研究,并计算设计目标的统计分布参数。这些参数会显示在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中的“表数据”(Table Data) 部分下。这些参数的列名称以 DISTRIBUTIONPARAMETERNAME-DESIGNGOALNAME 格式显示。例如,名为 LENGTH:CIRCUMFERENCE_1 的分析特征的 “标准差”(Standard Deviation) 以 STANDARD_DEVIATION-LENGTH:CIRCUMFERENCE_1 格式显示。

您可以将“下限”(Lower limit) 和“上限”(Upper limit) 等限制应用到设计目标。根据应用的限制,Creo Parametric 会计算百万单位缺陷数 (DPMU) 以及限制偏离平均值的标准偏差。这些标准偏差表示为上和下 n x Sigma。在“设计目标统计属性”(Design Goal Statistical Properties) 对话框系统生成的图形中,竖直的红线代表用户定义的限制的值,着色的红色区域代表缺陷区域,即超出用户定义的限制以外的试验数目。

PS:在 6 sigma 项目中,设计目标的定义要使拒绝它们的限制在每一侧与平均值相差六个标准偏差。这表示目标的 99.9997% 处于这些限制内。正或负 3 sigma 表示目标的 93.3% 是可以接受的。

可以用“保存”(Save) 命令将研究保存到磁盘上,并在稍后返回到模型后打开它。保存研究时可以将设计变量及其统计分布类型和参数一起保存。但是,设计目标只能与为其分配的统计分布类型一起保存。必须再次计算设计目标的分布参数。

15.关于统计设计研究

执行单一类型的统计设计研究:

要进行“单一”(Single) 类型的统计设计研究,需要选择现有的多目标设计研究 (MODS)。

1.单击“分析”(Analysis) > “统计设计研究”(Statistical Design Study)。“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框随即打开。该对话框包含以下区域:

◦设计研究 (Design Study) – 显示要进行的统计设计研究的“名称”(Name) 和“类型”(Type)。

◦设计变量 (Design Variables) – 显示从现有 MODS 获得的设计变量及其平均值,分配给这些设计变量的统计分布类型以及为它们计算的分布参数。设计变量在单独的行中列出。

◦设计目标 (Design Goals) – 显示从现有 MODS 获得的设计目标及其最小值和最大值,分配给这些设计目标的统计分布类型以及为它们计算的分布参数。此部分还显示您为设计目标指定的“下限”(Lower Limit) 和“上限”(Upper Limit) 值。默认情况下,不会指定这些限制的值。

2.要创建一个新的研究,请单击“文件”(File) > “新建”(New) 并为研究指定一个名称。要打开现有研究,单击“文件”(File) > “打开”(Open),并从“设计研究”(Design Study) 对话框中选择研究名称。

3.从可用选项中选择“单一”(Single) 类型的设计研究。

4.单击“设置”(Setup) > “修改响应曲面”(MODS Response Surface) 选择一个现有 MODS。“设计研究”(Design Study) 对话框随即打开,列出所有已保存的多目标设计研究。选择列出的研究之一。“设计变量”(Design Variables) 部分将显示选定 MODS 的设计变量、其平均值,以及分配给它们的统计分布及其分布参数。“设计目标”(Design Goals) 部分将显示选定 MODS 的设计目标以及分配给它们的分布类型。

5.要更新特定设计变量或设计目标的分布类型,请从“分布”(Distribution) 下的列表中选择一种类型。默认情况下会为所有设计变量和设计目标选择“正态”(Normal) 分布类型。

6.要更新特定设计变量的平均值和统计分布参数,在“设计变量”(Design Variables) 部分中双击该设计变量的任何值 (“分布”(Distribution) 下的值除外),或者选择任何值并单击“属性”(Properties)。“设计变量的统计属性”(Design Variable Statistical Properties) 对话框随即打开。将显示系统为分布类型生成的图形、设计变量的最小值和最大值、选定分布类型和适用的分布参数。

为适用于选定分布类型的平均值和分布参数输入所需值。还可以修改分布类型。图形的显示会随新值而更新。单击“确定”(OK) 应用更改。或者单击“取消”(Cancel) 退出。

PS:
•可以在“设计变量的统计属性”(Design Variable Statistical Properties) 对话框中,仅修改适用于选定分布类型的分布参数。例如,尽管为“指数”(Exponential) 和 Weibull 显示了“平均值”(Mean) 和“标准偏差”(Standard Deviation),但是您无法修改这些参数。您仅可以修改适用于这些类型的那些分布参数。

•用于设计变量的最小值和最大值通过选定的 MODS 响应曲面定义。因此,您无法修改这些值。

•当分布类型是“无”(None) 时,设计变量的最小值和最大值相等。

•如果是“单一”(Single) 类型的设计研究,您只可以输入统计分布参数的绝对值。

7.要指定针对每个操作点要计算的取样数,请单击“设置”(Setup) > “取样数”(Number of samples)。“示例”(Samples) 对话框随即打开。输入取样数。可输入 100 到 250000 之间的值。默认值为 2000。

8.单击“选项”(Options) > “保存取样”(Save samples),以显示在单独的“信息窗口”(INFORMATION WINDOW) 中以 .CSV 格式针对指定数量的取样的所有设计变量和设计目标计算的值。如果需要,可在“信息窗口”(INFORMATION WINDOW) 对话框中单击“文件”(File) > “保存”(Save),将所显示的信息以单独 .CSV 文件形式保存在 Creo Parametric 工作目录中。

PS:
•尽管“保存取样”(Save samples) 选项对于“单一”(Single) 和 MODS 这两种类型的统计设计研究都可用,但针对指定数量的取样所计算的值只对于“单一”(Single) 类型才会显示,并只对于这种类型才可以保存为 .CSV 文件。

•默认情况下不会选择“保存取样”(Save samples)。

9.输入计算 DPMU 和 n x Sigma 值必需的设计目标的“下限”(Lower Limit) 和“上限”(Upper Limit) 值。即使仅指定一个限制,也会计算这些值。

10.单击“计算”(Compute) 计算设计目标的最小值和最大值以及统计分布参数。计算的完成百分比会显示在 Creo Parametric 窗口中的消息区域。

PS:要中止统计设计研究的计算,在 Creo Parametric 消息区域中单击 。将出现“确认”(Confirmation) 对话框。单击“是”(Yes) 中止计算。

成功完成后,计算值会显示在“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框中的“设计目标”(Design Goals) 部分下。

11.在“设计目标”(Design Goals) 部分中双击特定设计目标的任何值 (“分布”(Distribution)、“下限”(Lower Limit) 或“上限”(Upper Limit) 下的值除外),或者选择值并单击“属性”(Properties)。“设计目标统计属性”(Design Goal Statistical Properties) 对话框随即打开。系统针对分布类型产生的图形以及最小和最大值都会显示出来。同时还会显示分布参数的计算所得值。

可以更新分布类型。图形的显示会随输入的新值而更改。还可以更改设计目标的“下限”(Lower Limit) 和“上限”(Upper Limit) 值。会相应地显示 DPMU 和 n x Sigma 的更新值。在系统生成的图形中,竖直的红线代表用户定义的限制的值,着色的红色区域代表缺陷区域,即超出用户定义的限制以外的试验数目。单击“显示样本”(Show samples) 以在图形中显示样品概率密度函数。

单击“确定”(OK) 应用全部更改并退出。或者单击“取消”(Cancel) 退出。

12.在“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框中单击“文件”(File) > “保存”(Save),保存研究。如果不保存研究即退出,将出现“确认”(Confirmation) 对话框。单击“是”(Yes) 不保存即退出。

13.单击“文件”(File) > “退出”(Exit) 或单击“关闭”(Close) 结束研究。

16.执行 MODS 类型的统计设计研究

执行 MODS 类型的统计设计研究:

要进行 MODS 类型的统计设计研究,需要选择现有的多目标设计研究 (MODS)。

1.单击“分析”(Analysis) > “统计设计研究”(Statistical Design Study)。“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框随即打开。该对话框包含以下区域:

◦设计研究 (Design Study) – 显示要进行的统计设计研究的“名称”(Name) 和“类型”(Type)。

◦设计变量 (Design Variables) – 显示从现有 MODS 获得的设计变量及其最小值和最大值,分配给这些设计变量的统计分布类型以及为它们计算的分布参数。设计变量在单独的行中列出。

◦设计目标 (Design Goals) – 显示从现有 MODS 获得的设计目标及其最小值和最大值以及分配给设计目标的统计分布类型。此部分还显示您为设计目标指定的“下限”(Lower Limit) 和“上限”(Upper Limit) 值。默认情况下,不会指定这些限制的值。

2.要创建一个新的研究,请单击“文件”(File) > “新建”(New) 并为研究指定一个名称。要打开现有研究,单击“文件”(File) > “打开”(Open),并从“设计研究”(Design Study) 对话框中选择研究名称。

3.从可用选项中选择 MODS 类型的设计研究。

4.单击“设置”(Setup) > “修改响应曲面”(MODS Response Surface) 选择一个现有 MODS。“设计研究”(Design Study) 对话框随即打开,列出所有已保存的多目标设计研究。选择列出的研究之一。“设计变量”(Design Variables) 部分将显示选定 MODS 的设计变量、其最小值和最大值,以及分配给它们的统计分布及其分布参数。“设计目标”(Design Goals) 部分将显示选定 MODS 的设计目标以及分配给它们的分布类型。

5.要更新特定设计变量的最小值或最大值,请分别单击“设计变量”(Design Variables) 部分中的“最小”(Min) 或“最大”(Max) 下显示的值,并输入所需的值。要更新特定设计变量或设计目标的分布类型,请从“分布”(Distribution) 下的列表中选择一种类型。默认情况下会为所有设计变量和设计目标选择“正态”(Normal) 分布类型。

6.要更新特定设计变量的统计分布参数,在“设计变量”(Design Variables) 部分中双击特定设计变量的任何值 (“分布”(Distribution)、“最小”(Min) 或“最大”(Max) 下的值除外),或者选择任何值并单击“属性”(Properties)。“设计变量的统计属性”(Design Variable Statistical Properties) 对话框随即打开。将显示系统为分布类型生成的图形、设计变量的最小值和最大值、选定分布类型和适用于选定分布类型的分布参数。

为平均值和分布参数输入所需值。还可以修改分布类型。图形的显示会随新值而更新。单击“确定”(OK) 应用更改。或者单击“取消”(Cancel) 退出。

*

•用于设计变量的最小值和最大值通过选定的 MODS 响应曲面定义。因此,您无法修改这些值。

•如果是 MODS 类型的设计研究,可以为统计分布参数输入绝对值或百分比形式的设计变量值。如果使用百分比值,必须键入 % 符号。

7.要指定针对每个操作点要计算的取样数,请单击“设置”(Setup) > “取样数”(Number of samples)。“示例”(Samples) 对话框随即打开。输入取样数。可输入 100 到 250000 之间的值。默认值为 2000。

8.输入计算 DPMU 和 n x Sigma 值必需的设计目标的“下限”(Lower Limit) 和“上限”(Upper Limit) 值。即使仅指定一个限制,也会计算这些值。

9.单击“计算”(Compute) 计算设计目标的最小值和最大值以及统计分布参数。输入希望 Creo Parametric 生成的试验数以执行研究。默认情况下,会生成 16 个试验。计算的完成百分比会显示在 Creo Parametric 窗口中的消息区域。

PS:要中止统计设计研究的计算,在 Creo Parametric 消息区域中单击 。将出现“确认”(Confirmation) 对话框。单击“是”(Yes) 中止计算。

成功完成后,计算值会显示在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中的“表数据”(Table Data) 部分下。为统计分布参数生成的记录数等于指定的试验数。生成的记录会存储为多目标设计研究的主表。

10.在“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框中:

◦可以查看生成的主表的内容。可以从主表衍生表并查看其内容。

◦对于生成的主表或者衍生表,可以绘制能够说明选定设计目标的计算分布参数如何相对于相应的设计变量值更改的图形。

◦选择“表树”(Table Tree) 部分下的任何表并且选择“表数据”(Table Data) 部分下的任何记录。单击“记录”(Record) > “图形”(Graph),或者右键单击并选择快捷菜单上的“图形”(Graph)。系统针对分布类型以及最小值和最大值生成的图形会显示在“设计目标统计属性”(Design Goal Statistical Properties) 对话框。

也会显示分布参数的计算值、您指定的下限和上限以及 DPMU 和 n x Sigma 的计算值。在系统生成的图形中,竖直的红线代表用户定义的限制的值,着色的红色区域代表缺陷区域,即超出用户定义的限制以外的试验数目。单击“确定”(OK) 或者“取消”(Cancel) 退出。

◦单击“文件”(File) > “退出”(Exit) 返回到“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框。

11.在“统计设计研究”(Statistical Design Study) 对话框中单击“文件”(File) > “保存”(Save),保存研究。如果不保存研究即退出,将出现“确认”(Confirmation) 对话框。单击“是”(Yes) 不保存即退出。

12.单击“文件”(File) > “退出”(Exit) 或单击“关闭”(Close) 结束研究。

17.要为 MODS 类型的统计设计研究生成图形

要为 MODS 类型的统计设计研究生成图形:

如果是 MODS 类型的统计设计研究,可以生成能够说明选定设计目标的计算分布参数如何相对于选定设计变量变化的图形。要设置图形首选项,请单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences) 并选择“图形”(Graph) 选项卡。

1.单击“工具”(Tools) > “图形研究”(Graph Study)。“图形”(Graph) 对话框打开。该对话框包含“X 轴”(X-Axis) 和“Y 轴”(Y-Axis) 选项卡。

2.单击“X 轴”(X-axis) 选项卡以指定 X 轴的参数。通过单击相应的栏来选择一个设计目标或设计变量。

3.单击“Y 轴”(Y-axis) 选项卡以指定 Y 轴的参数。通过单击相应的栏来选择一个设计目标或设计变量。

4.要生成图形,请单击“图形”(Graph)。Creo Parametric 会打开一个带有图形的“图表工具”(Chart-Tool) 窗口。图形中的每一个黄色点与一个试验对应。

18.为 MODS 类型的统计设计研究设置首选项

为 MODS 类型的统计设计研究设置首选项:

如果是 MODS 类型的统计设计研究,您可以为计算和图形设置首选项。

1.要设置首选项,单击“选项”(Options) > “首选项”(Preferences)。“首选项”(Preferences) 对话框打开。

2.为要设置的功能选择一个选项卡:“更新”(Update) 或“图形”(Graph)。

◦在“更新”(Update) 选项卡中,可设置下列选项:

▪更新速度 (Update Rate) - 当展开主表时,在指定数量的试验后更新“多目标设计研究”(Multi-Objective Design Study) 对话框的“表树”(Table Tree) 部分的记录数。

▪“自动保存速度”(Auto save rate) - 当展开主表时,在指定数量的新试验后自动保存 .pdl 文件。

◦在“图形”(Graph) 选项卡中,可设置下列选项:

▪研究后保留图形 (Keep graphs after study) – 选择该复选框在退出研究后仍然显示图形。

▪在“图形更新选项”(Graph Update options) 部分下,可设置以下选项:

▪不更新图形 (Do not update graphs) - 在展开主表之后不更新图形。

▪展开后更新图形 (Update graphs after expansion) - 在展开主表之后更新图形。

▪动态更新图形 (Update graphs dynamically) - 通过在“更新”(Update) 选项卡中设置“更新速度”(Update Rate) 来定期更新图形。

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