最近十幾年，中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展迅猛，機(jī)械產(chǎn)品的出口大幅增長(zhǎng)，質(zhì)量也越來(lái)越好。但是客觀地說(shuō)，中國(guó)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平及其信息化程度仍然有待提高，特別是產(chǎn)品的抗疲勞設(shè)計(jì)水平較低，直接影響了企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力以及產(chǎn)品質(zhì)量。我在這里主要是想給大家介紹一下二種典型的抗疲勞設(shè)計(jì)思路，一種是目前在國(guó)內(nèi)廣泛使用的傳統(tǒng)耐久策略，另一種是最近才發(fā)展的，已經(jīng)在一些世界著名企業(yè)得到廣泛應(yīng)用的一體化抗疲勞解決方案。通過(guò)分析對(duì)比讓大家對(duì)一體化抗疲勞設(shè)計(jì)解決方案的先進(jìn)性有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。 tJn2:}-s
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首先，我談一談什么是金屬疲勞。金屬疲勞實(shí)際上是導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品失效的一個(gè)主要原因。一般說(shuō)來(lái)，金屬材料只要受到動(dòng)載荷，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間它就會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂紋可能繼續(xù)擴(kuò)展，并最終導(dǎo)致構(gòu)件的斷裂。所以，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一般需要考慮疲勞，既要防止由于疲勞引起的失效，同時(shí)也要避免過(guò)頭的設(shè)計(jì)，這樣才能堤高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 Ga h e-%J
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既然金屬有疲勞問(wèn)題，那機(jī)械產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中是怎么考慮的呢？我對(duì)此作了一些調(diào)查，傳統(tǒng)的思路是：先構(gòu)思新產(chǎn)品方案；按照企業(yè)內(nèi)部或行業(yè)規(guī)定做出設(shè)計(jì)，這些規(guī)定大多數(shù)并不考慮實(shí)際的動(dòng)載荷，不要求進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算；設(shè)計(jì)完成后，制造出若干樣機(jī)；然后按照規(guī)定對(duì)樣機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，例如，汽車(chē)要做試車(chē)場(chǎng)考核試驗(yàn)，飛機(jī)要做全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)；如果試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)定，那么就認(rèn)為產(chǎn)品合格，否則需要重新修改設(shè)計(jì)，重新制造樣機(jī)，重新試驗(yàn)直至通過(guò)�？梢韵胂�，由于疲勞試驗(yàn)非常耗時(shí)，這種基于試驗(yàn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將會(huì)非常的費(fèi)時(shí)和費(fèi)錢(qián)，并且一旦試驗(yàn)出了問(wèn)題，修改設(shè)計(jì)也是盲目的。另外，即使通過(guò)了試驗(yàn)，也可能不知道為什么能通過(guò)。有時(shí)候甚至?xí)l(fā)生試驗(yàn)通過(guò)的產(chǎn)品在實(shí)際使用時(shí)仍然出現(xiàn)嚴(yán)重的問(wèn)題�？墒牵蠖鄶�(shù)中國(guó)的企業(yè)目前都在采用這樣一種設(shè)計(jì)思路，據(jù)我所知，疲勞問(wèn)題實(shí)際上正在困擾著國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)。 JxWHrs h[
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那么，有沒(méi)有更好的辦法呢？英國(guó)nCode 國(guó)際有限公司是世界上一家著名的疲勞技術(shù)公司，最近十幾年在全球倡導(dǎo)推廣一體化抗疲勞設(shè)計(jì)理念，已開(kāi)發(fā)出全套的技術(shù)解決方案和軟件產(chǎn)品。一體化抗疲勞解決方案實(shí)際上是和計(jì)算機(jī)、有限元以及數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理等技術(shù)一起發(fā)展起來(lái)的，由于篇幅的關(guān)系，我在這里只能給大家歸納一下它的一些主要特點(diǎn)，較詳細(xì)的描述可參閱《中國(guó)機(jī)械工程》1998 年第11 期中的現(xiàn)代疲勞設(shè)計(jì)工程應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)輯。這些主要特點(diǎn)有：1，以壽命為設(shè)計(jì)目標(biāo)；2，全方位調(diào)查用戶(hù)用途及使用環(huán)境，盡量獲取壽命設(shè)計(jì)所需的實(shí)際動(dòng)載荷；3，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行廣泛的“虛擬”分析，應(yīng)用疲勞理論進(jìn)行壽命優(yōu)化分析設(shè)計(jì)；4，試驗(yàn)只對(duì)“好”的設(shè)計(jì)進(jìn)行；5，用試驗(yàn)關(guān)聯(lián)驗(yàn)證理論，用理論指導(dǎo)試驗(yàn)，兩者互相配合取得信心；6，企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)室模擬及分析設(shè)計(jì)各部門(mén)互相配合，進(jìn)行數(shù)據(jù)流、信息流一體化管理。一些世界著名的汽車(chē)公司和飛機(jī)公司目前大多采用這種一體化解決方案，實(shí)踐證明，它能幫助企業(yè)大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 n/6A@C
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由于工作的關(guān)系我拜訪過(guò)許多國(guó)外和國(guó)內(nèi)的大型企業(yè)集團(tuán)，深感中國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品的抗疲勞設(shè)計(jì)水平和發(fā)達(dá)國(guó)家有相當(dāng)大的差距，一是在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用的“虛擬”分析，才剛剛起步；二是沒(méi)有完整的動(dòng)載荷數(shù)據(jù)；三是缺乏材料的疲勞數(shù)據(jù)；四是沒(méi)有有效的數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)。但是，值得高興的是，許多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始重視一體化抗疲勞設(shè)計(jì)技術(shù)，有些企業(yè)也購(gòu)置了nCode 的疲勞軟件。我相信如果企業(yè)能盡快轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)人才，大力引進(jìn)推動(dòng)虛擬設(shè)計(jì)分析，并開(kāi)始積累載荷和材料等數(shù)據(jù)，那么和發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械設(shè)計(jì)水平方面的差距將會(huì)很快縮小。 IW46-;l7
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（作者：英國(guó)nCode 國(guó)際有限公司 林曉斌） 5_O.p3$tV
