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2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 产品全寿命周期设计和CAE 杨生华 煤炭科学研究总院上海分院 - 1 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 产品全寿命周期设计和CAE Entire life cycle design of products and CAE 杨生华 煤炭科学研究总院上海分院 摘 要: 本文论述了产品全寿命周期设计的概念和内涵，说明了产品全寿命周期设计与其它现代 设计方法(如设计虚拟产品开发和并行工程)的关系。介绍了CAE 技术的在产品全寿命周期设计中的 作用以及一些应用经验，研究了MSC 的CAE 产品对全寿命周期设计虚拟产品开发的影响。 关键词：产品全寿命周期设计、虚拟产品开发、并行工程、CAE Abstract:In this paper the conception and connotation of entire life cycle design of products is discussed, the relations of entire life cycle design with other modern design methods such as virtual product development (VPD) and parallel engineering are showed. And the roles of CAE techniques in it as well as some application experiences are introduced. The influence of CAE product of MSC.software on VPD of the entire life cycle design is investigated. Keywords:entire life cycle design of product; VPD; parallel engineering; CAE 0 前言 为了设计高性能、长寿命、高可靠性产品（例如采煤机、掘进机），产品全寿命周期设计的概 念产生。要设计具有一定寿命而且在使用期 （产品寿命）内不产生任何故障的并具有安全性和经济 性的高可靠性高性能产品，必须考虑产品全寿命周期，因此产品全寿命周期设计的特点设计周期长、 成本高。由于计算机的发展，虚拟产品开发已经能够实现，产品的性能（可靠性、寿命）在设计时 能够正确评价。使用并行工程和 CAE 技术可以迅速提高设计周期和大大减少设计成本，因而产品 全寿命周期设计可以实现。产品全寿命周期设计虚拟产品开发逐渐形成，CAE 技术在产品全寿命周 期设计中的重要性越来越得到认识和重视。 1 产品全寿命周期设计的概念和内涵 产品全寿命周期设计是考虑了产品可制造 （加工）性、可装配性、可使用性、可维修性和可回 用性等产品全寿命周期中影响使用的诸因素的设计方法，它是面向制造、维修和使用的产品有限寿 - 2 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 命设计。在产品全寿命周期设计中，除了考虑产品功能外，还要考虑方案和技术因素（如性能）； 除了考虑产品性能参数外，还要考虑结构参数和制造过程；除了考虑产品结构参数外，还要考虑加 工方案和工艺参数。除了考虑加工工艺外，还要考虑产品使用过程中的维护和维修。机械产品设计 技术的发展已经经过三代：第一代为类比设计、仿形设计或功能设计，第二代为静设计、强度或刚 度设计，第三代为有限寿命设计、动态设计，第四代将是产品全寿命周期设计。 机械产品设计方法从强度方面考虑，从有静强度设计发展到动强度设计，动强度设计包括无限 寿命设计和有限寿命设计。产品全寿命周期设计包括有限寿命设计和动态设计，但它不是仅仅考虑 一个或几个有限的强度，而是考虑产品使用过程中所有的强度。象采煤机齿轮过去仅仅考虑静强度、 接触和弯曲疲劳强