随着计算机辅助设计系统在工业界的广泛应用,企业积累了大量的三维CAD装配模型,它们是企业新产品开发时,可借鉴、重用的重要知识资源。三维CAD装配模型作为产品功能的载体,不仅体现了产品的整体设计结构,还蕴含着丰富的设计意图、功能等潜在知识。如何主动地发现三维CAD装配模型中具有重用价值的设计结构知识,是提高三维CAD装配模型检索与重用水平的有效途径之一。功能反映产品需要实现的特定用途、目的与要求,贯穿于产品设计的整个过程。在产品方案设计阶段,基于内容的三维装配模型检索已难以满足实际的模型重用需求。利用产品设计需求信息,实现三维装配模型的多源语义检索,可以为产品结构设计时的模型重用提供有效的支持。本文针对上述需求,对三维CAD装配模型可重用结构知识发现实现的原理、方法和关键技术等开展研究与探索。论文的主要研究内容如下:1)提出了三维装配模型的结构-功能关联分析及功能语义标注方法。构建了三维装配模型的功能本体;分析三维装配模型中零件类型及零件之间的装配连接关系,将三维CAD装配模型表示为零件属性邻接图;然后提出了装配区域与流活动区域的概念,将装配模型分解为具有一定功能的功能区域(装配区域与流活动区域),并给出装配模型中功能区域提取算法;以装配区域和流活动区域作为功能分析的对象,以标注样本模型与基于结构相似的潜在功能语义预测两种模式实现三维装配模型结构的功能语义标注。最后,为了表达装配模型中结构、功能区域、功能语义之间的关联关系,建立了基于多色集合的结构-功能关系模型。2)提出了基于复杂网络的三维装配模型关键结构识别方法。利用复杂网络的网络中心性指标分析三维CAD装配模型的网络拓扑特性,实现了零件在装配网络拓扑方面的重要度评价;为了评定装配模型中的关键功能零件,结合装配网络拓扑结构与零件多源属性两个粗细粒度层面综合评价装配零件的重要度;在此基础上,给出了一种启发式的装配模型中关键装配结构识别算法,能够自动识别出装配模型中蕴含有关键功能零件的关键装配结构。3)提出了基于社区发现的三维装配模型模块划分方法。首先分析了影响零件间关联度的因素,综合考虑装配零件的多源相关性信息;从零件的装配结构、功能及流三个角度,综合评价装配零件间的关联度;然后依据零件之间的关联度矩阵,建立了基于加权网络的零件关联关系模型;最后,给出一种改进的Fast Neman社区发现算法,实现了三维CAD装配模型的模块划分。4)提出了一种功能驱动的三维装配模型语义检索方法。构建了三维装配模型的多源语义本体,以此指导三维装配模型语义的标准化、规范化标注,实现了装配模型的多源语义表达;综合考虑概念词汇在《知网》与领域本体中的特性,建立概念语义相似度综合评价模型;利用赋权二分图解决语义最佳匹配问题,从而实现了三维CAD装配模型的多源语义检索。以机械领域常用的三维CAD装配模型为对象,完成了装配模型结构的功能语义标注、关键装配结构识别、装配模型模块划分和装配模型语义检索的实例验证,证明了本文所提方法的有效性与可行性。在此基础上,设计、开发了三维装配模型可重用结构知识发现原型系统,对文中所提关键技术方法进行了实现与验证。