随着科学技术的发展和市场竞争的日趋激烈,缩短新产品开发流程、快速响应市场需求对于企业提高经济效益、占据市场份额具有重要作用。如果能够重用已有产品模型,进行设计变更,改变一个产品或某个零部件的功能、形状、尺寸和材料等,而不是重新开始设计整个产品,可以提高产品重用的效率,促进新产品开发流程的进行。重用产品模型,不仅需要掌握产品的尺寸、形状和功能等事实性的知识,更需要深入了解更深层次的解释关于模型如何被设计的过程性知识,即本文研究的设计理性（Design Rationale,DR）。另一方面,基于模型定义（Model-Based Definition,MBD）技术能用集成的三维模型完整表达产品几何和非几何信息,减少数据转换,保证产品数据从设计到制造环节的一致性,因而在制造业的应用程度越来越高。MBD中的三维标注提高了设计知识的可视性,但是其在表达动态的过程性知识方面存在不足,DR信息难以在MBD模型中有效表达。因此,为了在表达设计变更DR时既发挥MBD模型的优势,又保证DR的有效表达,本文进行以下工作:（1）从几何建模层面研究如何保证设计师设计的MBD模型具有良好的可变更性。在对MBD模型特征依赖关系进行分析的基础上,提出特征之间“强依赖”和“弱依赖”的概念。提出通过构建加权特征有向无环依赖图,引入节点中心性分析理论并进行改进,对MBD模型的可变更性进行定量分析,促进设计师设计具有良好可变更性的模型,使得后续设计变更过程能在比较好的基础上进行。（2）研究设计变更过程中的DR表达。将设计变更DR分为:动态的过程性DR和静态的事实性DR。提出基于意图驱动的方法表达设计变更过程。提出DR本体,并创建设计变更过程类以表达过程性DR。（3）研究MBD模型的DR表达。分析MBD模型数据集,建立了DR本体的MBD模型类,以表达MBD模型本身的事实性DR知识。研究如何通过映射语言Mapping Master在Protege5.5和UGNX1847之间自动生成MBD模型类的实例。（4）研究如何建立语义网规则语言（Semantic Web Rule Language,SWRL）,以便能够通过语义推理得到设计变更过程中隐含的DR知识;研究如何通过语义网查询规则语言（Semantic Query-enhanced Web Rule Language,SQWRL）建立相应的查询模式,以便设计师从设计变更过程中获取感兴趣的DR知识。最后开发基于UG的原型系统,验证了DR信息在MBD环境下的表达效果。