结构设计的功能成本优化方法

1、结构设计的功能成本优化方法【摘 要】随着我国经济建设的不断发展，不断加大我国节约型经济社会的建设力度，无论是工程施工还是结构设计在注重其质量的保障的同时，还应该考虑其功能成本的完善和优化。在此，本文首先从影响结构设计功能以及成本的因素着手，并将其二者结合起来做了个细致的分析，给出了结构设计功能成本优化的有效措施。【关键词】结构设计；功能成本优化前 言本文所提及的结构设计是一项具有复杂性、综合性的设计工作，该设计工作包括零部件材料的选择、工艺的制备、精度的确定、制图的原则以及设计计算和试验检测方法等学科。由此看来，在零部件的结构设计工作过程中，材料、工艺以及设计等内容都会对该工作的功能成本产生影

2、响，若是在计划选择时发生偏差，便会不利于零部件的结构设计功能成本优化。其中，各项影响因素之间也存在关联，并且互相影响制约。正是由于这些影响因素的涉及范围广泛，因此，机构设计的功能成本的优化工作难度很大，在此对其功能成本优化的手段和措施做出细致探讨是十分重要的。一、影响结构设计功能的因素在零部件的结构设计工作中，影响其功能的因素包括以下六种情况：1、受力影响因素零部件的受力程度与其结构尺寸的规格有关。在所谓零部件的受力状况即指载荷的性质、大小以及方向。因此，在完成零部件的结构设计工作时，为避免由于承载能力不足而引发的事故，造成不必要的成本损失，应当注意零部件结构尺寸的设计以及用料的选材。2、材料

3、性质影响因素在零件结构设计选择材料时，应当注重对材料特性的考虑。同时要明确一个原则，唯有材料质量合乎要求标准，才能保证结构设计工作的质量，这才是使零件结构设计功能成本优化的基础和关键。由此看来，选择耐受的材料应用在零件的结构设计中，不仅能够完成结构设计任务，确保设计质量；同时也能以最小的耗材形式呈现设计结果，从而节约零件结构设计的功能成本投资。3、设计可行性影响因素零件的结构设计不能只是单纯地从理论角度出发，更要结合实际，对其结构设计的可操作性以及操作的难易程度加以考虑。由于零件加工的消耗成本同其加工操作的难易程度也有很大的联系，因此，为了结构设计成本的合理控制，应当注重设计结构的操作工作要讲

4、究经济性、实用性以及可操作性。4、设计装配影响因素为了实现零件结构设计的功能成本优化，节约设计工作的资金投入，我们应尽量使零件的安装配置趋于自动化、简便化。5、设计可靠性要求零件的结构尺寸与其可靠性成正比，若其结构设计可靠性能够有保证，那么就能保证该零件结构在一定的条件下完成其要求的功能概率。6、部件的使用与养护维修所谓零件的寿命周期可分为两部分，该寿命周期的前半部分为零部件的设计阶段和制造阶段，然而这两个过程对零部件产品的使用以及维修过程不断地经济化和简便化起着至关重要的作用。因此，加强对部件使用过程的养护管理可节约零部件结构设计的功能成本投资。二、影响结构设计功能的因素1、有关设计费用的影

5、响因素随着零部件产品中所引用的结构设计在不断地复杂化，其相对应的零件结构设计的成本费用也在不断增长。由此看来，要想充分体现出结构设计的经济化和简便化发展趋势，就应在零部件的结构设计工作中注重设计的成本费用的节约。2、有关材料费用的影响因素为了体现零部件结构设计成本的经济化发展，应注重在零部件结构设计工程中材料的选择及其材料成本费用。同时应注意在结构设计中部件造型的设计、材料特性的利用以及材料资源的节约，尤其是贵重金属的节约使用。往往人们在零件的结构设计工作中容易忽略坯料的结构尺寸同实际的结构尺寸的合理分配，从而导致边角废料的浪费，以及材料利用率的降低。3、有关加工费用的影响因素在零件的结构设计

6、过程中，其加工费用也往往是人们用以忽略的资金消耗的地方，同时，也是资金投入较多的环节。因此，应当对需要加工的零件在进行加工操作之前做一个合理的整理划分，选出最具合理性和经济性的加工方法，并确定出标准合理的衡量指标，从而降低零部件的加工成本费用。4、有关使用费用的影响因素某些产品的使用费用比购置费用还要高, 此时该设计既要注意降低费用, 同时还要注意选用高效率、低能耗、可靠性较高和维修方便的结构。5、有关其他费用的影响因素主要有包装费用、运输费用以及安装费用等。这部分费用往往不为设计人员所重视。三、结构设计的功能与成本相互关联分析对于特定的结构, 其成本可用寿命周期成本来表示, 则结构设计的功能

7、与成本的相互关联。其中设计变量, 是影响结构成本的功能关联因素。四、结构设计的功能成本优化方法1、等强度优化法等强度优化法能够通过每个零部件截面受力能力的程度来确定该零件的受力截面的范围，同时保证每个确定下来的截面范围内的强度以及安全系数是相同的，以便确保受力部件在一定强度的受理条件下不被破坏。2、结构系统可靠性优化方法由两个或两个以上的结构元件互相间有机地组合起来, 用以完成某种特定功能的综合体称为结构系统。结构系统的可靠性优化, 是指通过选择适当的系统可靠性, 并以此为依据确定系统内各元件的结构尺寸, 使得结构系统所耗费用最小。3、数学规划优化方法如果在功能与成本优化时, 其优化问题可以用一定的目标函数表示, 并且各结构设计变量可用一定的约束条件表示, 这类优化模型就称之为数学规划优化模型。在许多结构设计问题中, 都可以采用这一类模型进行功能与成本的优化。结束语结构设计的功能与成本优化是一项较复杂的工作, 以上优化方法基