产品全生命周期设计
如何在产品研发中实现全生命周期管理
如何在产品研发中实现全生命周期管理在当今竞争激烈的市场环境中，产品研发已不再是孤立的活动，而是需要贯穿整个产品的生命周期，从概念构思到退役淘汰，进行全方位的管理。
实现产品全生命周期管理不仅有助于提高产品质量、降低成本，还能增强企业的市场竞争力。
那么，如何在产品研发中实现全生命周期管理呢？首先，明确产品的战略规划是关键的第一步。
这意味着企业需要对市场趋势、客户需求、竞争对手等进行深入研究，以确定产品的定位和发展方向。
在这个阶段，企业要回答一系列问题：我们的产品要满足哪些客户群体的需求？这些客户的痛点是什么？我们的产品与竞争对手相比有何优势？通过清晰地回答这些问题，企业能够为产品研发制定明确的目标和策略。
在规划完成后，进入产品的概念设计阶段。
这一阶段需要充分发挥创意和创新能力，提出多种可能的产品概念。
团队成员可以进行头脑风暴，从不同的角度思考产品的功能、形态、用户体验等方面。
同时，要与潜在客户进行沟通，获取他们对概念的反馈，以便对概念进行筛选和优化。
接下来是详细设计阶段。
在这个阶段，需要将概念转化为具体的技术方案和设计图纸。
这包括确定产品的结构、材料、零部件、工艺流程等。
设计团队需要与制造部门、采购部门等密切合作，确保设计的可制造性和可采购性。
同时，要进行严格的设计评审，检查设计是否满足功能要求、质量标准、成本限制等。
在产品制造阶段，要确保生产过程的高效和质量稳定。
建立严格的质量控制体系，对原材料、零部件、半成品和成品进行检验和测试。
采用先进的生产技术和设备，提高生产效率，降低生产成本。
同时，要对生产过程中的数据进行收集和分析，及时发现问题并采取措施进行改进。
产品推出市场后，市场营销和销售工作至关重要。
要制定有效的市场推广策略，让客户了解产品的特点和优势。
建立销售渠道，为客户提供良好的购买体验。
同时，要收集客户的反馈，了解客户对产品的使用感受和意见，以便对产品进行改进和优化。
在产品的使用和维护阶段，要为客户提供优质的售后服务。
产品研发中如何实现全生命周期管理
产品研发中如何实现全生命周期管理在当今竞争激烈的市场环境中，产品的成功不仅仅取决于其创新的设计和卓越的性能，更在于能否有效地实现全生命周期管理。
产品全生命周期管理涵盖了从概念构思、设计开发、生产制造、市场推广、销售服务，直至产品退役和回收的全过程。
它是一种综合性的管理理念和方法，旨在通过优化各个环节的资源配置和协同工作，提高产品的质量、降低成本、缩短上市时间，从而提升企业的竞争力和市场占有率。
一、产品规划与概念设计阶段在产品研发的初始阶段，需要对市场需求进行深入调研和分析，明确产品的定位和目标用户群体。
这包括了解消费者的痛点和期望，研究竞争对手的产品特点和优势，以及把握行业的发展趋势和技术创新方向。
通过这些工作，可以为产品的概念设计提供有力的依据和指导。
同时，在概念设计阶段，要充分发挥团队的创新能力和想象力，提出多种不同的产品概念和方案。
然后，运用评估工具和方法，对这些方案进行筛选和优化，最终确定最具潜力和可行性的产品概念。
在这个过程中，要注重与各相关部门和利益相关者的沟通和协作，确保产品概念能够得到广泛的认可和支持。
二、详细设计与开发阶段一旦产品概念确定下来，就进入了详细设计与开发阶段。
在这个阶段，需要将产品概念转化为具体的技术规格和设计方案，并进行零部件的选型、结构设计、电路设计、软件编程等工作。
为了确保设计的质量和可靠性，需要运用各种设计工具和方法，如CAD、CAE 等，进行模拟分析和优化设计。
同时，要建立严格的设计评审和验证机制，对设计方案进行反复的审查和测试，及时发现和解决设计中存在的问题和缺陷。
此外，在开发过程中，要注重项目管理和进度控制，制定详细的项目计划和里程碑，合理安排资源和任务，确保项目能够按时完成。
同时，要加强团队成员之间的沟通和协作，及时解决项目中出现的各种问题和冲突。
三、生产制造与质量控制阶段产品设计完成后，就进入了生产制造阶段。
在这个阶段，需要根据设计方案选择合适的生产工艺和设备，制定生产计划和工艺流程，并进行原材料的采购和零部件的加工制造。
产品生命周期规划
产品生命周期规划产品生命周期是指从产品概念到最终淘汰的整个过程。
对于企业来说，合理规划产品生命周期对于提升市场竞争力、实现长期盈利至关重要。
本文将探讨产品生命周期规划的重要性、内容及步骤，并提出一些具体的策略供参考。
一、产品生命周期规划的重要性产品生命周期规划是企业战略的基础，它能够帮助企业合理安排资源，降低开发成本，提高市场占有率。
同时，产品生命周期规划还可以帮助企业对市场进行准确预测，制定有针对性的销售策略，保持产品竞争力。
二、产品生命周期规划内容1. 产品研发阶段：在产品研发阶段，企业应该明确产品的定位和目标市场。
通过进行市场调研，了解市场需求和竞争对手情况，确定产品的特性和设计方向。
同时，还需要制定研发计划，并确保产品在规定时间内研发完成。
2. 产品导入阶段：产品导入阶段是产品生命周期的关键期。
企业应该制定有效的上市计划，包括市场营销和宣传策略。
推出后，需要及时收集用户反馈并进行产品改进，以满足市场需求并提高用户体验。
3. 产品成长阶段：在产品成长阶段，企业应该注重市场份额的扩大和销售额的增长。
通过不断改进产品和提供优质的售后服务，增加用户黏性。
同时，要密切关注市场竞争和变化，灵活调整销售策略和定价策略。
4. 产品成熟阶段：产品成熟阶段是企业盈利的主要期间。
此时，企业应该关注市场细分和差异化竞争策略，寻找新的市场和增加附加值。
同时，要控制成本，提高效率，确保产品的竞争力并延长其寿命。
5. 产品衰退阶段：随着时间推移和市场变化，产品最终会进入衰退阶段。
企业应该在此阶段决定是淘汰产品还是通过产品升级再次进入市场竞争。
同时，也可以考虑对产品进行控制性降价，以清理库存和拉动销量。
三、产品生命周期规划步骤1. 市场调研和分析：通过市场调研，了解目标市场的需求和竞争情况。
分析市场潜力和趋势，为产品生命周期规划提供依据。
2. 确定产品定位和目标市场：根据市场调研结果，确定产品的定位和目标市场。
明确产品的核心竞争力和独特卖点，制定符合市场需求的产品策略。
面向产品全生命周期的设计技术 DFx
面向产品全生命周期的设计技术，即DFx技术是一种集成化设计技术，其综合了计算机技术、制造技术、系统集成技术和管理技术，充分体现了系统化的思想。
利用DFx技术，可以在设计阶段尽早地考虑产品的性能、质量、可制造性、可装配性、可测试性、产品服务和价格等因素，对产品进行优化设计或再设计。
最常见的DFx技术有：面向装配的设计(Design for Assembly，DFA)、面向制造的设计(Design for Manufacturing，DFM)、面向性能的设计(Design for Compatibility，DFC)、面向方案的设计(Design for Variety，DFV)、绿色设计(Design for Green，DFG)和后勤设计(Design for Logistics，DFL)等。
面向装配的设计是一种针对零件配合关系进行分析的设计技术。
它为产品设计在早期提供一种确定装配所用的定量方法。
其原则包括最小零件数、最少接触面和易装配。
类似地，面向制造的设计则引入诸如零件最少原则和易制造原则等指导产品的设计。
在面向性能的设计中，设计团队从产品整个生命周期的角度审查有关产品的所有独立的规则集，从而完成产品界面及功能设计、零件特征设计、加工方法选用、工艺性设计和工艺方案的选择等。
面向方案的设计是为了从不同设计方案中选择花费最小的方案，它涉及产品设计方案的数量、产品设计阶段和产品设计更改的代价等因素。
绿色设计指在产品设计时从对环境的影响角度出发，考虑产品在全生命中的使用。
后勤设计是指设计人员在设计时利用不同的约束进行产品设计，如费用驱动约束、最小时间约束等。
产品生命周期策划
产品生命周期策划一、引言产品生命周期策划是指企业在产品从开发到退出市场的整个过程中，制定一系列策略和措施，以保证产品能够在竞争激烈的市场中持续发展，并最大限度地满足消费者需求。
本文将探讨产品生命周期策划的重要性，以及如何有效地进行策划。
二、产品开发阶段产品开发阶段是产品生命周期的起点，也是最关键的阶段。
在此阶段，企业应该重点关注市场调研、产品设计和核心技术研发等工作。
首先，市场调研能够帮助企业了解市场需求、竞争状况和目标消费者等重要信息，为后续的产品设计和营销提供指导。
其次，在产品设计过程中，企业需要充分考虑消费者需求、产品差异化和竞争优势等因素，以确保产品在市场中具备竞争力。
最后，在核心技术研发方面，企业需要投入足够的资源，并进行科学合理的管理，以保证产品的质量和性能能够满足市场需求。
三、产品成长阶段产品成长阶段是产品生命周期中的高速增长阶段，但也是竞争最为激烈的阶段。
在此阶段，企业需要通过有效的市场推广和渠道拓展等手段，使产品快速赢得市场份额。
首先，企业应该制定明确的市场推广策略，包括定位、定价、渠道选择和推广活动等，以吸引更多的消费者关注和购买。
其次，企业需要加大产品宣传力度，包括广告投放、公关活动和社交媒体营销等，以提高品牌知名度和产品认知度。
同时，企业还可以通过与渠道商合作，拓展销售网络，以扩大产品在市场中的覆盖面。
四、产品成熟阶段产品成熟阶段是产品生命周期中的稳定期，市场竞争相对较为稳定，市场份额也相对固定。
在此阶段，企业需要注重产品的差异化和创新，以保持市场的竞争力。
首先，企业可以通过改进产品的功能、性能和设计等方面，满足不同消费者需求，提高产品附加值。
其次，企业可以加强售后服务，提升用户体验和忠诚度，以巩固现有客户关系和获取口碑推广。
此外，企业还可以考虑进行品牌升级和市场拓展，以扩大产品影响力和市场份额。
五、产品衰退阶段产品衰退阶段是产品生命周期的末期，市场需求逐渐减少，企业面临市场退出的压力。
基于产品全生命周期生态化设计方法的研究的开题报告
基于产品全生命周期生态化设计方法的研究的开题报告一、研究背景和目的随着市场竞争日益激烈，产品的竞争优势已经不再是简单的价格和质量，而是要拥有更多的功能、更好的用户体验和更好的生态系统。
因此，生态化设计已经成为产品设计中一个重要的方向。
产品的生命周期管理也是企业重要的管控手段之一。
但现有的生态化设计方法主要关注产品的使用和处理阶段，忽略了整个生命周期。
所以本文旨在基于产品全生命周期，探讨生态化设计，以实现产品的整体优化和增加产品的市场竞争力。
二、研究方法和步骤本研究将采用文献研究、案例分析和实证研究等方法，逐步探索以下步骤：1、总结生态化设计的研究现状和应用情况；2、分析产品生命周期的各个阶段，并确定各个阶段的关键点；3、提出基于产品全生命周期的生态化设计方法；4、通过实验验证产品生态化设计的可行性和效果。
三、主要研究内容和技术路线本研究的主要内容包括：1、生态化设计的概念、特点、原则和应用；2、产品生命周期的定义、特点和分类；3、基于产品生命周期的生态化设计方法，包括产品设计、生产、包装运输、使用、处理和再生利用等方面；4、开展实证研究，通过实验验证生态化设计的可行性和效果。
技术路线：1、文献综述——>案例分析——>生态化设计方法提出——>实证研究2、实验设计——>数据收集——>数据分析——>结论总结四、研究意义和预期成果本研究将对于产品设计和生命周期管理提供有价值的理论支持和实践指导。
成果如下：1、基于产品全生命周期的生态化设计方法的提出，为企业提供了更新更加完整的产品设计方法；2、提高了产品的竞争力和可持续性发展，同时减少了企业的环境影响；3、为产品开发和产业升级提供了有力支撑，在市场竞争中占有更多的优势。
生命周期设计介绍
生命周期设计介绍生命周期设计（LifeCycleDesign）又称生态设计（Eco-Design）。
它是从产品性能、环境保护、经济可行性的角度，考虑产品开发全生命周期。
包括产品设计、原材料的提取、产品的制造、包装、销售和使用、用后的回收与处置全过程）的污染预防要求，多级使用资源与能源，以降低产品生产和消费过程对环境的影响，使其与地球的承载能力相一致，以确保满足产品的绿色属性要求。
一个产品的生命周期包括以下各个环节：市场需求分析、设计开发、生产制造、销售、使用及淘汰废弃后的回收处理。
在设计过程中，依据特定的评价函数进行设计案例的选择，而评价函数必须包含图1中外圈所示的各项因素，即产品的基本属性、环境属性、劳动保护、资源有效利用、可制造性、企业策略和生命周期成本。
一、原因1、公众的需要生产对环境无害的产品或绿色产品，已成为公众的普遍要求。
随着环境污染的加剧、环境公害的不断发生，引起了社会各界的强烈反应：现在，对改善环境质量的要求越来越迫切。
美国NBC进行了民意调查结果，80%的美国人把环境问题放在第一位，15%的人强烈要求对环境的损害要赔偿；不购买有环境污染的产品。
大多数人认识到，必须对现有的产品、生产方式和消费方式进行变革，以减少环境污染，而不是等待环境出现问题后来解决。
产品的制造者采纳公众的要求，即首先就应考虑产品的环境与用户安全要求，要求设计者采用生命周期设计：设计者则要将环境要求与产品性能和其他要求综合在一起。
2、提高产品竞争力，降低成本一些国家已经把产品的环境因素作为产品质量的一部分，现在许多公司已经清楚认识到，高质量的产品是成功竞争的基础，将环境因素纳入到产品质量控制中，在未来的国际市场竞争中，产品必将有更大的竞争力。
高明的企业家都清楚，高质量的产品不是高费用的、最佳的产品，而是少缺陷的、质量高成本最低的产品。
他们也认识到，发现并降低环境“缺陷”，也同时降低了产品的成本，提高了产品的质量。
制造业的产品全生命周期管理
制造业的产品全生命周期管理在现代社会中，制造业扮演着重要的角色，为经济的发展和社会的繁荣做出了巨大贡献。
然而，制造业不仅仅关乎产品的生产，还需要关注产品的全生命周期管理。
产品全生命周期管理是一种综合性的管理方法，涵盖从产品设计、生产制造、销售分发到废弃处理等各个环节的管理，以实现产品的可持续发展和环境友好型制造。
本文将探讨制造业的产品全生命周期管理，并分析其重要性和挑战。
１. 产品设计阶段的生命周期管理在产品的设计阶段，需要考虑多方面的因素，包括产品功能、材料选择、制造工艺等。
通过全生命周期管理，设计人员可以在设计过程中考虑产品的整个生命周期，以降低生产成本、减少资源消耗并提高产品品质。
例如，通过优化设计，可以减少产品所需材料的使用量，降低生产过程中的废弃物产生，实现资源的有效利用。
２. 生产制造过程的生命周期管理在生产制造过程中，全生命周期管理可以帮助企业实现高效生产和节能减排。
通过引入先进的生产技术和设备，制造企业可以实现生产过程的自动化和数字化管理，提高生产效率和产品质量。
同时，通过合理的能源管理和废弃物回收利用，可以降低生产过程中的能耗和环境污染。
３. 销售分发阶段的生命周期管理在销售分发阶段，全生命周期管理可以帮助企业实现高效的供应链管理和减少库存风险。
通过建立有效的供应链网络和采用先进的物流管理系统，企业可以实现准时交货和减少库存堆积的目标。
同时，全生命周期管理还可以帮助企业实现产品定制化和个性化，提供更好的客户体验。
４. 废弃处理阶段的生命周期管理产品的废弃处理是制造业在全生命周期管理中的重要环节之一。
通过建立合理的废弃处理机制和实施可持续的回收利用措施，可以减少废弃物对环境的污染和资源的浪费。
例如，企业可以采用环保的废弃物处理技术，将废弃产品进行分类回收和资源再利用，减少对自然资源的依赖。
综上所述，制造业的产品全生命周期管理对于企业和社会的可持续发展具有重要意义。
全生命周期管理可以帮助企业实现生产效率的提升、资源利用的优化和环境保护的目标。
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产品全生命周期设计产品全生命周期设计2011年07月13日产品全生命周期设计机械产品的全生命周期设计是多学科融合的综合科学,并涉及许多新兴学科和现代先进技术。
探讨了机械产品全生命周期设计概念和思想、主要研究内容和涉及的学科前沿课题。
全生命周期设计的提出和建立是现代设计理论发展的产物,也将是机械设计发展的必然方向。
1、全生命周期设计的基本概念1.1、全生命周期产品的全生命周期与产品的寿命是不同的概念。
产品的全生命周期包括产品的孕育期(产品市场需求的形成、产品规划、设计)、生产期(材料选择制备、产品制造、装配)、储运销售期(存储、包装、运输、销售、安装调试)、服役期(产品运行、检修、待工) 和转化再生期(产品报废、零部件再用、废件的再生制造、原材料回收再利用、废料降解处理等) 的整个闭环周期。
而产品的寿命往往指产品出厂或投入使用后至产品报废不再使用的一段区间, 仅是全生命周期内服役期的一部分。
由于传统的产品功能和性能主要在服役期实现, 传统设计主要为产品的运行功能设计和产品的使用寿命以及近年来日益重视的产品自然寿命设计。
基于产品的社会效应, 全生命周期包括对产品的社会需求的形成, 产品的设计、试验、定型, 产品的制造、使用、维修以及达到其经济使用寿命之后的回收利用和再生产的整个闭环周期。
如图1所示, 机械的全生命周期涵盖全寿命期, 全寿命期涵盖经济使用寿命和安全使用寿命。
图1 全生命周期与全寿命期作为全生命周期的一个重要转折点, 产品报废一般有3 种判据: 功能失效、安全失效、经济失效。
1.2、全生命周期设计所谓全生命周期设计, 就是面向产品全生命周期全过程的设计, 要考虑从产品的社会需求分析、产品概念的形成、知识及技术资源的调研、成本价格分析、详细机械设计、制造、装配、使用寿命、安全保障与维修计划, 直至产品报废与回收、再生利用的全过程, 全面优化产品的功能ö性能 (F)、生产效率(T )、品质ö质量(Q )、经济性(C)、环保性(E) 和能源ö资源利用率(R ) 等目标函数,求得其最佳平衡点。
1.3、全生命周期设计的目的全生命周期设计的主要目的可以归结为3个:①在设计阶段尽可能预见产品全生命期的各个环节的问题, 并在设计阶段加以解决或设计好解决的途径。
现代产品日趋复杂、庞大和昂贵, 其中的知识含量也与日俱增, 一旦出现问题仅靠用户的经验和技能很难有效解决和保障设备的有效运行。
②在设计阶段对产品全生命周期的所有费用(包括维修费用、停机损失和报废处理费用)、资源消耗和环境代价进行整体分析规划, 最大程度地提高产品的整体经济性和市场竞争力。
③在设计阶段对从选材、制造、维修、零部件更换、安全保障直到产品报废、回收、再利用或降解处理的全过程对自然资源和环境的影响进行分析预测和优化, 以积极有效的利用和保护资源、保护环境、创造好的人- 机环境, 保持人类社会生产的持续稳定发展。
2、全生命周期设计的主要内容全生命周期设计实际上是面向全生命周期所有环节、所有方面的设计。
图2为全生命周期设计所面向的全过程。
其中每一个面向都需要专门的知识、技术做支撑, 这种技术采用专家系统、分析系统或仿真系统等智能方法来评判概念设计与详细设计满足全生命周期不同方面需求的程度, 发现所存在的问题提出改进方案。
但是, 全生命周期设计不是简单的面向设计(DFX) , 而是多学科、多技术在人类生产、社会发展、与自然界共存等多层次上的融合, 所涉及的问题十分广博、深远。
图2 面向产品全生命周期的设计2.1、面向材料及其加工成形工艺的设计在全生命周期设计中, 材料的选择应考虑的因素如下:材料的产品性能：主要考虑满足产品本身功能、性能、质量设计的有关材料性能。
包括材料的常规机械性能、疲劳断裂性能、抗复杂环境侵蚀的性能, 对特殊机电产品采用的特殊材料, 如压电陶瓷材料、功能梯度材料、电ö磁致流变材料、各种纳米材料等的特殊性能。
这些材料性能指标往往受当前材料科学的发展局限, 设计选材时必须清楚地认识材料的各种特性。
材料的环保性能：绿色材料概念已经形成,材料在使用过程中的对环境的影响、废弃后的可降解性等是全生命周期设计中必须考虑的因素。
材料的加工性能：在设计阶段考虑材料的可加工性可以提高产品经济性、减少能耗和制造过程的不利副产品。
例如, 使用粉末冶金成形技术制造齿轮等外形复杂、加工精度要求高的部件, 在强度和寿命要求可以满足的情况下能够显著提高工效、降低成本。
材料的价格性能比：材料的价格性能比是制约设计选材的一个重要因素。
但在全生命周期设计中不能单纯看待材料价格, 而应当全面分析材料的使用效能。
针对材料的产品设计：在设计中, 材料的选择和结构细节设计是一种互动关系。
当材料性能难以满足产品性能或寿命要求时必须改进设计。
此外, 工程材料往往是各向异性的, 因此结合使用材料时的取向和产品力学分析使材料性能得以最优发挥也是设计选材的重要因素。
2.2、面向制造与装配的设计在设计阶段利用计算机辅助工程(CAE)方法对制造过程进行模拟分析, 改进设计以简化加工制造工艺、简化模具和夹具设计、充分利用标准件等。
设计中一些小的改进往往会在很大程度上方便制造、降低制造成本、缩短制造周期。
例如, 在冲压成形制造中, 如能够在设计阶段利用大变形接触问题的有限元软件对成形过程进行模拟分析并优化设计, 会避免许多设计缺陷和由此导致的制造困难, 提高成品率和生产效率。
复合材料结构的制造与设计联系更为密切。
复合材料本身既是材料又是结构, 材料的复合制造与结构制造常常同时进行。
在设计阶段就需对材料组分、铺层方式、成形工艺等进行分析并提出明确要求。
制造技术发展到今天已形成门类齐全的制造工艺。
与现代信息技术、计算机技术、控制技术、人工智能等相结合, 制造技术已由传统的制造技术发展到先进制造技术。
机械的设计应充分与各种制造工艺和制造技术相协调, 才能发挥各种制造技术的长处, 方便制造并提高工效。
对大批量的生产, 设计的部件应能适应生产线流水作业制造。
方便装配是全生命周期设计必须考虑的又一重要因素。
装配方式、装配强度、装配工艺应在设计阶段确定, 以避免装配过程的困难或临时改动对产品完整性的破坏。
2.3、面向功能的设计产品功能和性能设计一直是机械设计的核心, 也贯穿全生命周期设计的所有环节。
与传统的设计相比, 现代产品具有一系列新的特征, 见图3。
图3 现代产品全生命周期特征产品功能和性能的开发和提高依赖于相关多学科的发展和技术突破, 同时也受市场需求的推动。
模块化和标准化已被证明是保证产品高性能、低成本和短的开发生产周期的有效方式。
但随人类生活水平的提高, 对产品多样性和个性化的要求日益突出。
在全生命周期设计中如何将模块化和标准化要求与多样化和个性化要求相协调统一是争夺市场的重要问题, 但这并非是难以解决的矛盾。
在产品性能与功能方面, 可以充分发挥模块化和标准化的优势, 而在产品的表现形式、外部结构等方面尽量满足多样化和个性化的市场要求。
例如汽车的设计, 在引挚和驱动装置方面应注重功能和标准化, 但车的外形和车内布局则要多样化和个性化。
又如分体式空调的室外机(主机)和室内机, 手表的功能与外形等。
集成化和微型化往往带来产品性能的变革。
而绿色、节能已成为产品品质的组成部分。
环保节能型汽车、无氟节能冰箱就是最好的例证。
现代产品除了安全、可靠、美观等性能指标外, 智能化、功能重组和自修复等功能是产品创新的重要体现, 从大到多功能军用飞机,小到移动电话,现代产品都需要这些创新功能。
全生命周期设计更要注重这方面功能的创新。
借助计算机仿真和计算试验技术,可以在设计阶段考察、改进产品的功能和性能。
产品的功能与材料、结构、工艺、质量等是一种互动关系。
2.4、安全使用寿命设计产品的安全使用寿命是产品价值的重要体现。
在设计阶段对产品安全使用寿命进行设计的基础是对产品使用寿命和可能破坏的准确分析预测。
目前产品结构的使用寿命预测主要有基于疲劳力学的安全寿命方法和基于断裂力学的损伤容限耐久性方法。
对规定可靠度下产品结构的安全使用寿命的确定见图4。
(a) 产品寿命与破坏概率 (b) 损伤尺寸与寿命图4 产品安全使用寿命期对机电产品, 除了机械疲劳破坏外, 电致电子元件的疲劳、控制开关的电接触疲劳、运动部件的磨损、腐蚀环境中部件的剥蚀等都对产品的安全使用寿命构成影响。
此时, 只要将损伤理解为广义损伤, 寿命理解为疲劳循环、接触次数、腐蚀时间等广义寿命, 仍可以沿用图4 的安全使用寿命概念。
在安全使用寿命设计中, 除了寿命分析和预测方法外, 材料的选择和材料客观性能指标的试验测定、对制造和加工工艺质量的评估、载荷谱和环境谱的编制等都具有重要影响。
2.5、经济寿命设计经济寿命设计的目的是在安全寿命预测的基础上, 通过制定合理的检测、维修、更换零部件、再制造等计划, 保障设备运行的经济性。
根据经济寿命设计原则, 易损零部件应设计为可更换部分, 不可更换的主体或高值部件应按等寿命原则设计,一些关键的安全薄弱环节应设计为可检测和便于维修的。
2.6、安全可监测性设计机械结构的疲劳断裂破坏是机械失效最主要的方式。
疲劳破坏的危险性表现在达到疲劳寿命时无明显先兆(显著变形或显著的动力学性能变化) 结构就会突然断裂解体。
目前工程界对一些重要设备采用对运行全过程进行实时监测并对信号进行各种分析处理以便诊断出早期故障。
损伤容限设计则采用高韧性的材料以使结构对较小的、难于发现的损伤具有容忍性。
安全可监测性设计要求重要的机械设备能够容忍运行监测和可能采用的损伤诊断技术所无法判定的损伤。
当损伤已发展到危及安全之前, 可以可靠地由计划使用的检查、监测手段发现。
否则, 结构就应设计成不可监测的类型。
例如, 大型发电机组主轴的断裂往往导致重大事故。
但停机拆检会造成大的经济损失。
因此对大型发电机组一般实施连续状态监测以避免恶性事故。
然而当主轴出现裂纹时, 以动力学为基础的故障诊断方法目前尚很难明确判别小于轴直径四分之一的裂纹。
如果在运行负荷下轴的临界断裂尺寸小于四分之一轴直径, 那么这种监测诊断对避免主轴断裂事故就没有任何意义。
因此, 在设定的监测诊断技术水平下, 机械设备的安全可监测性在设计阶段就决定了。
当然, 损伤监测诊断技术在不断的发展, 进行安全可监测性设计应掌握这方面的发展动态。
2.7、面向资源环境的设计选材材料选择应考虑资源问题, 在能利用可再生资源的情况下尽量使用可再生资源的材料。
合理利用回收再生的材料, 促进材料再利用。
节能设计中考虑的节能概念包括通过合理的材料选择和工艺设计降低制造加工过程的能耗、通过创新设计和采用先进技术降低设备服役运行中的能耗、选择合适的能源品种、设计好设备的拆卸性, 降低报废后材料和部件回收或再生产的能耗。