随着对复杂学科的不断深入研究,人们清楚地认识到对于大型工程项目及其复杂产品,例如大型水轮发电机组,传统的开发简单产品的方法与策略已不能胜任。数字样机技术是进行复杂机械系统建模的一种重要技术途径,但目前数字样机的生成大多局限于产品生命周期的设计分析阶段,对于以后各个阶段的数字样机建模还缺少研究。而对于复杂产品来说,各阶段的分析与预估都是十分必要的,所以对面向产品生命周期数字样机的建模方法进行研究是具有重要意义的。本文是结合天津科技攻关项目——“水电设备数字化工业能力平台方案设计与关键技术研发实施”,根据当前数字化设计技术的研究和应用现状,针对企业特点、产品特点进行了面向生命周期的复杂产品数字样机建模方法的研究。本论文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)研究数字样机技术的发展进程与趋势;(2)通过对复杂产品开发过程的探索和复杂产品生命周期的研究,分析了复杂产品生命周期数字样机开发的需求和特点,提出了面向生命周期的复杂产品数字样机的数学模型体系;(3)基于本体论与本体建模理论,根据灯泡贯流式水轮发电机组的开发、制造特点,研究了基于该产品的数字样机建模方法及分析过程;(4)对复杂产品全生命周期中的制造加工因素进行了研究,提出了基于统计尺寸公差理论求取产品近似加工尺寸的方法和对制造加工阶段数字样机的建模方法,并对设计分析阶段的数字样机和制造加工阶段的数字样机进行了比较,揭示了面向产品生命周期数字样机建模方法研究的重要意义和作用。