城市轨道交通工程BIM技术综述

城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM （building information modeling）技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键. 详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市轨道交通领域BIM技术的研究和应用现状,包括4种主要应用模式:面向建造、面向协同设计和分析、基于商业软件平台、基于开放式平台的BIM工程. 在分析当前研究及应用不足的基础上,归纳城市轨道交通工程中BIM技术面临的三大问题挑战:全生命周期大量模型共享的统一性问题;基于BIM的多专业、多CAD/CAE软件协同问题;全生命周期海量信息数字化、高效率、低成本管理与应用问题. 为弥补现有不足、解决城市轨道交通工程中BIM技术所面临的问题,提出城市轨道交通工程BIM技术发展的主要趋势:面向全生命周期一体化协同管理及平台、基于BIM的多专业正向协同三维设计、面向智能建造和运维的BIM规范性设计、基于IFC （industry foundation class）的BIM表达与共享、BIM技术与信息化的深度融合.      

A new approach of intelligent design and optimization for shell nosing

Preform design for shell nosing product without machining the inner surface after forming is an experience-extensive work. Generally, the initial design needs to be modified and simulated consequently to get proper preform and nosing die, and the iterative process is time consuming. This paper puts forward a new approach, in which the suitable initial design can be obtained by knowledge-based intelligent technology and the optimal design can be acquired by finite element method (FEM) based geometrical modification. With the CAX object model as the bridge of CAD and CAE, the CAD model with simulation knowledge can be transferred into CAE automatically, and the CAE result can be automatically utilized as well. Based on the comparison between the simulated shape and the desired shape, the dissatisfactory area will be modified. A new simulation and modification process will be carried out based on the modified design. The process is repeated iteratively to get the optimal design. This approach utilizes the commercial CAD and CAE software, without the need of complex back-forward FEM procedures. Based on the new approach, an in-home intelligent shell nosing design and optimization system is developed, and a case study proves that this system can reach a reasonable design efficiently.     

基于BIM交互与数据驱动的多专业正向协同设计技术

为了实现多专业之间基于数据驱动的协同设计，提高设计效率，在分析城市轨道交通正向协同设计模式的基础上，提出了基于数据驱动的多专业正向协同设计技术. 首先建立符合城市轨道交通领域特点的七维建筑信息模型，采用工业基础类表达三维设计模型并解析形成模型结构树；然后通过模型交互和数据提取，完成交互构件参数设计；最后基于数据驱动和协同消息，调整协同构件的设计参数，完成协同设计过程. 通过实际案例分析表明:提出的数据驱动的多专业正向协同设计技术能够有效促进城市轨道交通各专业间数据交互和协同，实现多专业间的正向协同设计，形成优化设计方案、提高协同效率.      

BIM技术在轨道车辆运维方面研究综述

基于国内外相关研究,梳理了近年来BIM技术在轨道车辆运维领域的研究现状,总结归纳了该领域的理论、技术及应用研究成果。研究结果表明:BIM技术在轨道车辆运维的应用研究框架包括理论、技术和应用3个层次;理论研究集中在车辆建模、数据库建立和运营、维护方面;技术研究集中在三维CAD、平台建设、数字化管理和车辆部件监测等领域;应用研究主要体现在列车的日常运营、维护和价值方面;由于相关研究起步较晚,已有成果还存在一些不足;在理论方面,轨道车辆的建模和数据库建立精细化程度不高,运维全生命周期整体性不足;在技术方面,模型共享、软件协同、信息管理及车辆监测等方面需进一步研究与完善;在应用方面,轨道车辆运维的可视化程度、成本管理及软件开发研究需要更加具体和专业化,细化到各个层面;未来的研究应加强BIM多专业之间的协同设计及数据的规范化,实现与新信息技术的融合,构建智能的综合性管理平台,实现BIM软件更深度的二次开发;将理论、技术与应用结合起来,构建完整的轨道车辆BIM运维体系,完善基于BIM的可视化管理系统,加强对轨道车辆运维中所有服务对象、数据、业务功能一体化管理,提高轨道车辆运维的效率,为轨道车辆运维提供研究基础和理论依据,确保轨道车辆的安全运行。      

基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统

为了在逼真显示的三维地理环境中实现铁路三维实体选线设计,研制了一个基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统.该系统集成空间信息技术、数字摄影测量技术、地理遥感技术、虚拟现实技术以及计算机仿真技术,基于航测影像信息和卫星遥感信息,建立了一个逼真显示的铁路虚拟地理环境;采用BIM(building information modeling)技术,构建了铁路构造物基元模型库;通过调用库中的实体基元模型,实时构建方案线三维模型,并在三维环境下对其进行检查修改,比选不同结构类型,实现三维实体选线设计.系统在中老铁路勘测设计中进行了实例验证,结果表明:该系统能够让选线工程师在室内环境下模拟现场实景分析和踏勘,能快速构建方案线三维实体模型,具有方案线比选直观等特点,能满足环境选线、重大工程优先选址选线、海外铁路选线的需求.      

金属成形数值模拟算法及软件开发

以实现拥有部分算法特色的金属成形定制化CAE （computer-aided engineering）软件为目的,在自主开发的OmtDesk平台基础上,嵌入金属成形数值计算程序.首先,以双势理论为基础,运用Uzawa算法求解金属成形中的接触摩擦问题;其次,采用建立在更新拉格朗日框架上的返回映射算法,求解金属成形中材料非线性问题;最后,通过压缩回弹和挤压成形两个数值算例,验证了自主开发的金属成形定制化CAE软件FEM/Form的准确性与通用性,并将求解结果与ANSYS对比.在压缩回弹算例中,采用ANSYS得到10–3 mm量级的穿透量,相同算例采用FEM/Form则能将穿透量控制在10–7 mm量级,说明采用双势接触模块能更加精确地控制金属成形数值模拟中的穿透量,使金属成形过程更加准确.      

高职土建类学生毕业设计对接BIM“1+X”证书的实践及思考

随着"1+X"建筑信息模型BIM职业技能等级证书考评大纲工程管理模块的发布,课程应与模块里的要求进行相应的对接。通过分析考评大纲与课程及软件的对应关系,定义了毕业设计的流程图,在实践中发现问题并解决问题,对相应的课程进行改革,使课程与模块要求深度融合,达到课改的目的。     

基于ANSYS的船舶轴系校中优化计算

在船舶轴系校中优化设计的理论基础上,基于ANSYS环境提出了一种轴系校中优化计算方法,给出了详细的建摸过程和优化计算步骤,并通过工程实例验证了该方法的适用性,对工程设计具有一定的指导意义。     

基于BIM的钢桁梁桥裂纹病害信息数字化管理

为解决传统桥梁病害信息管理过程中数据采集过程复杂、可视化效果不佳及缺乏时间关联要素的问题,结合BIM (building information modeling)技术实现了某钢桁梁桥裂纹病害的可视化,基于可视化编程软件Dynamo研发了一种裂纹病害信息快速批量更新的方法,且将更新代码模块化;通过引入病害时间参数,创建了4D裂纹病害信息模型,实现了裂纹病害信息与三维图形在时间序列上的动态关联,呈现了裂纹的扩展规律. 研究结果表明:在桥梁病害管理系统中引入BIM技术可以提升病害信息管理的效率,实现裂纹病害信息的可视化,通过4D裂纹病害信息模型的创建可以直观地对裂纹病害的发展历程加以呈现,帮助桥梁运维管理人员科学地预测裂纹发展趋势.      

自主CAE平台及计算力学软件研发新进展

数值模拟是求解复杂工程问题强有力的工具.科学计算程序的一大需求在于复杂及可变数据结构的存储、提取和处理能力.对于用户而言,不仅需要强大的求解器,还需要良好的图形交互界面,因此,开发具有通用性和开放性的CAE软件平台和友好的用户界面势在必行.本文在介绍CAE软件平台OmtDesk的基础上,采用C++语言和面向对象软件开发技术,建立了高效CAE平台,解决了CAD模型与计算力学平台接口、网格生成、大型数据存储、快速求解算法等关键问题;同时基于Qt+OpenGL技术,开发了跨系统的友好图形用户界面;最后,以固体力学数值模拟为例,基于该平台和用户界面,开发了计算固体力学专用软件.由此可见,本文提出的软件设计理念是有效的,实现的CAE平台已经拥有了强大的功能.      

Real-time life-cycle modular design method based on game theory for jack-up

AbstractTo study an entity the entire jack-up performs as a total system with close interdependency and high level of integration of a myriad of subsystems supporting each individual function.All subsystems should be arranged in regular geometric space with clear regional division according to their respective functions.The "building block"such as arrangement makes it feasible to apply modular design method while the integration and conflicts among subsystems offer an arena for game theoretic analysis.All the contradictions between subsystems should be resolved bye the designer.Here we present a game theoretic analysis methodology,which based on the basic principles of game theory,through the establishment of matrix-mode game models to describe and analyze engineering design tasks.By using this method the optimization process in various fields of expertise can be effectively coordinated and controlled,and the parallel design patterns can be achieved to some extent.Taking account of the impact of commercial or technical activities in platform’s life cycle,time line is considered in the early stage of design process which provides more convenience for effcient upgrade and reconfiguration.Some second-hand three-legged jack-up upgrade design process is used as an example to illustrate the utility of the method.     

土石料双屈服面弹塑性模型的二次开发算法与应用

为了丰富ADINA、ABAQUS和ANSYS等大型通用有限元软件中岩土类材料本构模型,增强软件对某些土工结构的精细模拟计算能力,以土石料沈珠江双屈服面弹塑性模型为例,详细介绍了模型在商用有限元软件中的二次开发流程,对应力更新算法进行了改进,通过文献中粗粒土三轴试验数据进行对比分析,验证了改进算法的优越性.同时,采用模型面板坝资料进一步验证二次开发流程和算法的准确性,最后进行了某面板堆石坝工程的应用例证.本文所述应力积分算法和开发流程具有通用性,可供大型通用商业有限元软件开发双屈服面和多屈服面弹塑性本构模型时借鉴使用.      

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经过规范化的发展,已经涌现出不少成熟的企业信息集成(EII)模型,而城市交通信息集成（UTII）方面还缺乏规范、成熟的模型。基于此,本文从流程再造、数据交互以及数据挖掘三个方面,提出了一种城市交通信息集成三维模型（3D-UTII)。这三个维度的集成即为：基于流程再造的交通信息系统内部的深度集成（DDII）,基于异构数据库技术的交通信息系统间的广度集成（EDII）,以及基于数据挖掘技术的分析式集成（ADII）。本文对这三个维度的实施框架和具体实现技术分别做出了进一步阐述,最后使用北京市奥运交通应急系统的信息集成方案为实例对模型的实施做出了说明和验证。     

基于APDL高速铝合金车体参数化建模

基于ANSYS的参数化编程语言APDL,以车体主要板厚度、车体高度、长度、窗体参数等主要结构尺寸为参数,采用模块化设计理念,建立了高速铝合金车底架、侧墙、顶板、端墙等参数化几何模型和有限元模型,并组合成整体模型.本研究可通过简单的改变参数产生不同的车体几何模型和不同网格密度的有限元模型,以适应不同问题数值仿真的要求,并为对车体的优化设计打下基础.研究表明,铝合金车体的参数化建模极大的提高了建模的效率和精度,可简单改变参数得到不同模型以适应不同问题的要求.     

企业信息化进程中原材料定额管理系统的集成研究与实现

围绕某铁路客车制造企业原材料工艺定额的制定与管理,综合考虑了与企业设计开发系统（PDM）、企业工艺管理系统（CAPP）、企业原定额管理系统、商用套料优化系统（FastCut／FastNest）等的综合集成,提出了基于FastCut／FastNest二次开发的板材套料优化与定额管理集成系统。该系统采用C／S分布式计算模式,利用数据集成技术中的数据同步复制和数据交叉引用技术、动态链接库（DLL）等应用系统集成技术与企业PDM、CAPP、FastCut／FastNest优化套料等系统进行数据集成,很好地解决了企业新老信息系统中设计数据采集、工艺管理、优化套料与定额计算、报表输出等功能的集成,以及信息化过程中历史遗留系统的集成与资源利用难题,所取得的成果具有推广价值。     

宽体板拱桥空间受力分析

当板拱桥的宽度与跨度接近,甚至其宽度大于跨度,这类板拱桥称为宽体板拱桥.这类桥梁现有的杆系结构设计理论存在问题.按《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》,以实腹式宽体板拱桥为例,利用M IDAS/C ivil建立空间有限元分析模型,进行影响面计算,分析了应力最不利位置以及其值的加载计算,将计算结果与平面杆系有限元简化分析模型的计算结果进行比较.指出二者分析结果的相同的和不同的方面,为该类桥梁的设计、病害分析提供理论基础.     

有限元可靠度方法在桥梁工程中的应用

一次二阶矩法是目前求解结构可靠性分析的主要计算方法之一．该方法要求功能函数对随机变量的偏导运算。然而对于以有限元方法分析为主的桥梁结构．无法对其隐式功能函数进行显式求导．限制了一次二阶矩法的应用。本文给出了隐式功能函数可靠度的随机有限元解决方案．考虑了有限元方法和可靠度方法结合使用过程中，经典一次二阶矩法的改造问题。算例表明，该方法能够适用于基于有限元的结构可靠度分析，并在求解过程中给出随机变量的敏感系数。     

CAD/CAE/CAM技术在吊杆设计制造中的应用

首先详细介绍CAD/CAE/CAM技术在机械行业中的应用过程,然后通过206转向架吊杆的设计、校核和加工,探讨了该技术在铁道车辆零部件设计与制造中应用的可行性和使用过程.主要内容包括:应用CAD软件(Solidworks)完成吊杆的结构设计;运用软件CAE(ANSYS)对吊杆的结构进行有限元分析、强度校核和吊杆结构改进;应用CAM软件(CAXA)对吊杆结构进行模拟数控加工.分析表明,尽快在铁路车辆制造业中引入CAD/CAE/CAM技术势在必行.     

CAD/CAE集成技术在内燃机设计中的应用

概述了现代设计与制造技术对汽车内燃机行业的影响,以有限元分析(FEA)和AVL公司的内燃机系列模拟软件的功能特点为重点,介绍了CAD/CAE集成技术在汽车内燃机设计中的应用,并阐述了发展方向。     

有限元元计算环境DPFEM的研究

利用Java语言对已有的有限元软件进行对象包装,并利用公共对象总线技术(CORBA)将它们包装成为可以远程调用的分布式计算组件,通过Java和CORBA的有机结合实现了异构网络平台上的有限元程序的互操作.在此基础上,给出了分布式有限元并行计算环境DPFEM(Distributed Parallel Finite Element Mehtod)的框架模型,实现了有限元元计算的原型.