复杂跨领域产品的开发过程涉及诸多领域和学科，行之有效的方法是采用跨领域虚拟样机技术，其中跨领域的建模技术和自动建模机制是跨领域虚拟样机技术的两个关键问题。以此需求为背景，基于知识工程中的本体论方法，论文从跨领域统一建模的角度出发，应用组件技术，重点研究了基于本体的跨领域设计方法和建模技术。 论文研究了基于本体的跨领域设计方法。分析了跨领域虚拟样机技术对设计自动化的支持，通过对本体理论的探讨，可以基于本体理论实现较高程度的跨领域设计自动化。在此基础上提出了基于本体的跨领域设计方法，并论述了基于本体的跨领域集成技术，深入分析了跨领域组件技术和基于组件的多循环跨领域设计过程模型。 论文研究了跨领域虚拟样机本体建模语言。讨论了基于本体的跨领域设计方法对本体建模语言的需求，分析了现有的产品建模语言和本体建模语言，提出了基于本体的跨领域产品元模型建模技术，给出了跨领域虚拟样机本体建模语言VPOL的语法和语义。 考虑到设计过程动态演化的特点，在分析跨领域产品的内在结构及其与环境交互的基础上，提出了基于本体的可演化虚拟样机组件模型。可演化虚拟样机由可演化集成组件和可演化组件连接层次化复合而成，为跨领域产品设计过程提供了统一的数字化产品表达，较好地支持了演化的设计过程。同时可演化虚拟样机组件模型采用VPOL本体语言描述，为可演化虚拟样机组件的存储、检索、重用、设计自动化构筑了坚实的基础。 论文研究了跨领域行为建模与仿真技术，解决了跨领域集成仿真环境中多刚体系统的动力学建模问题。为了支持基于仿真的跨领域设计验证与设计优化，本文提出了一个扩展的广义基尔霍夫网络模型，解决了基于广义基尔霍夫网络的多刚体系统动力学建模问题，论述了多刚体系统动力学模型的VHDL-AMS描述方法，并基于LinearGraph理论实现了多刚体系统动力学方程的自动综合，从而有效地将多刚体系统融入到跨领域集成仿真环境中。 论文研究了基于本体的跨领域设计过程建模与管理问题。分析了跨领域设计自动化对任务建模与过程管理的需求，提出了基于本体的跨领域设计过程元模型建模方法，论述了设计任务的描述、组织及执行控制算法。通过将基于实例的推理与基于启发性知识的推理紧密地结合起来，在启发性推理过程中引入数值计算、数据检索和人机交互等机制，实现推理过程中对数值型属性的计算、检索功能，支持较高程度的设计自动化。