摘要：Due to their unique surface chemistry,highly adjustable metal components,hydrophilicity,and high carrier concentrations,MXenes are applied in a variety of *** to other two-dimensional(2D)materials,building heterostructures with additional materials to form a 3D porous architecture for MXenes can significantly enhance their functionality and ***,the open structures and well-defined pathways of these 3D structured MXenes can improve ionic and electronic transport,thereby promoting their applications in electrochemical energy storage,sensing,catalysis,and *** this review,the recent efforts made on preparing 3D porous MXenes with heterostructures,focusing on MXenes/C,MXenes/inorganics,and MXenes/polymers were *** discussion covers aspects ranging from the design to synthesis of 3D porous MXenes,and their applications in photocatalysis,environmental monitoring and electrochemical energy *** review is concluded by presenting the prospects and insights on exploring the relationships between the porosity formation mechanisms,properties and applications of the 3D porous MXenes *** review can provide meaningful guidance for the design,fabrication and application of 3D porous MXenes in high-performance materials and devices.

摘要：在复杂工程系统的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)中,由于学科种类和设计变量多,学科分析中存在计算量大和优化效率低等难题。将稀疏网格方法引入多学科近似模型的建立过程,该方法集试验设计和近似模型建立于一体,可以缓解样本点数目对设计空间维度的指数依赖,因此在处理高维问题时仍有较高的效率,同时在近似模型的拟合精度方面具有先验性。将该近似模型应用于Haupt函数预测和NASA减速器优化设计实例,与传统多项式和Kriging近似模型方法进行对比分析,结果证明了该方法在拟合高维问题时的精确性、高效性和在高维优化设计中的适用性。构建基于稀疏网格近似模型的多学科设计优化流程,并以此为基础对某型驱动桥壳进行轻量化设计,所得设计方案减轻了驱动桥壳的质量,前六阶模态频率变化较小,且满足驱动桥壳静强度指标和疲劳寿命指标。

摘要：产品设计是一个冲突不断产生和消解的过程,尤其是在绿色设计过程中,产品新增加绿色属性与产品原有功能、性能之间产生的冲突问题是制约其有效实施的难点、瓶颈之一。为此,将可拓学中转换桥方法引入绿色设计冲突消解研究。针对绿色设计中的冲突问题进行了形式化基元模型表达,构建了冲突问题定量描述与消解的转换桥共存度函数和转换桥可拓变换函数,并给出了基于转换桥模型的冲突消解策略及冲突消解的基本步骤与流程。并以油锯产品为例,对其绿色属性(减振)与原有属性(可操作性)之间的对立冲突问题进行了转换桥消解。经验证,所提方法对于消解产品绿色设计过程中不同领域知识之间的大量对立冲突问题是一种有效思路与方法。

摘要：为了从源头上解决环境问题,从概念设计、结构设计、参数设计三个阶段对产品低碳设计理论进行了论述,介绍了产品碳足迹评估方法,提出了狭义碳效益和广义碳效益的概念。在总结目前低碳设计研究进展的基础上,对产品低碳设计的发展愿景和方向进行了讨论。

摘要：为有助于在早期设计阶段评估产品制造过程能耗、改进产品设计方案、促进制造节能,提出一种基于设计特征的机械产品制造过程能耗关联建模方法。提出产品宏结构特征(空间位置关系与连接关系)与微结构特征(材料特征、形状特征、尺寸特征、技术特征)的概念,来表征产品零部件间层层约束关系;建立基于设计特征的产品设计方案表达模型。对制造过程直接能耗和间接能耗与产品设计特征进行关联性分析,提出基于设计特征的制造能耗量化方法,建立了产品制造过程能耗关联模型。以计算和分析某变速箱行星架制造能耗为例,验证了所提方法的可行性。

摘要：为实现产品全生命周期绿色设计方案的生成与决策,构建了基于功能-行为-结构-材料-工艺(FBS-MP)的设计方案多层级表达模型,并将绿色设计方案的生成转化为基于设计约束的约束满足问题(Constraint satisfaction problem, CSP)。进一步提出基于回溯算法的设计方案多层逐级求解策略,获得产品设计方案解集。同时,提出基于“组合赋权-逼近理想解排序(TOPSIS)-灰色关联分析(GRA)”的多属性决策方法,采用层次分析法与熵值法的主、客观权重进行非线性乘法加成,完成了评价指标的组合权重配置。通过在TOPSIS法分析中引入灰色关联度,实现了绿色设计方案的优选。最后,通过对多属性决策方法偏好系数与评价指标权重的敏感性分析,验证了所提方法的准确性与可靠性。

摘要：为支持产品方案设计阶段设计信息反馈指导方案优化,提出基于BP神经网络的设计方案敏感性分析方法。建立了绿色信息模型,从方案设计中提取与环境影响相关的绿色信息;建立了神经网络敏感性分析模型,将各个生命周期阶段的绿色信息作为敏感性分析的输入参数,将对应的生命周期评价结果作为输出参数;训练BP神经网络模型使相对误差达到预期精度;分别提取该BP网络输入层与隐含层、隐含层与输出层各单元之间的连接权值,使用Tchaban算法计算得到绿色信息对生命周期评价结果的敏感性系数,即影响贡献值。以牵引电机为例,验证了所提敏感性分析方法,确定了主要设计变量对评价结果的影响趋势,从而对设计方案的变更提出了改进方向。

摘要：温室气体(GHGs)排放是全球气候问题日益严重的重要原因,成为人类社会面临的共同挑战。产品设计阶段对其生命周期的环境产生重要影响,低温室气体排放产品的设计和开发对于缓解气候变化至关重要。聚焦于产品方案低碳设计的“设计-评价-再设计”过程,围绕产品方案的低碳设计信息建模、碳足迹评估、低碳决策优化以及低碳设计工具开发四个方面,分析了其研究的现状与应用场景。针对现有产品方案低碳设计研究存在的设计信息关联难集成、清单数据动态难获取、设计信息海量难优化、设计工具分散难融合等问题,提出了产品方案低碳设计的发展愿景和研究方向:1)复杂映射关联机制下的设计信息集成建模,2)融合设计场景的碳足迹评估策略,3)低碳设计多目标、多阶段智能决策优化方法,以及4)低碳设计集成工具开发。

摘要：为支持在产品设计阶段进行生命周期碳足迹评估以及设计方案低碳优化,提出一种基于设计特征的产品低碳设计方法。构建产品设计方案特征表达模型,来表征与产品生命周期碳足迹相关设计信息;通过分析产品设计特征与生命周期碳足迹的关联映射关系,提出基于设计特征的产品碳足迹评估方法;建立基于差分算法的低碳优化模型,以生命周期碳足迹最小为目标优化设计特征,获取低碳性能最优的设计方案;以某冰箱作为研究对象进行低碳设计,验证所提方法的可行性和有效性。

摘要：为完成产品的绿色概念设计,提出一种支持方案生成的功能—结构—材料—工艺模型(FSMP)绿色设计模型,该模型对产品材料、工艺、使用等全生命周期过程的设计信息进行集成表达。通过对FSMP模型中的节点扩展和关联,建立产品概念设计空间,采用生命周期评价方法量化设计空间节点的环境影响。提出一种基于希望树的启发式搜索算法,以设计方案环境影响最小为目标,遍历设计空间节点,生成绿色性能最优的设计方案。最后以举升机的绿色设计为例,证明了该模型在绿色设计中的重要指导作用。