基于人机环境系统的材料选择多维局势决策方法研讨.pdf

机械设计 JOURNALOFMACH州EDESIGN 基于人一机一环境系统的材料选择 多维局势决策方法研究’ 朱立红，张良，刘志峰 (合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009) 摘要：材料选择是产品设计中的重要环节。人、机和环境影响是材料选择的重要决策因素。为此提出一种基于人一 机一环境系统理论的材料选择方法，通过分析该理论背景下的材料选择中的人本属性、机械焉性，成本属性和环境属性 等约束条件．建立了以这些约束条件为多维度的决策模型，并引入局势决策方法求解多维决策模型．最后通过一个实例 分析．结果表明所提出的决策模型对人一机一环境系统下的材料选择有重要的指导作用． 关键词：人一机一环境系统：材料选择；局势决策 材料是组成产品的基本要素，所以材料选择是产品设计过 程的重要阶段．材料选择是一个复杂的多目标决策过程【I捌。 2 人一机一环境系统下材料选择的 影响材料选择的因素很多，比如材料的密度、硬度、工艺性能、 约束条件和原则 成本等都是影响材料选择的重要因素．近年来。国内外学者就 材料选择的约束条件和材科选择的方法进行不断探索。不少学 对应于人一机一环境系统，设定了产品的的三个属性，分 者虽提出了不同的材料选择方法，但是对于材料选择的约束条 别是人本属性、功能属性和环境属性。并细化为人本性、使用 件大多局限于产品的功能属性和成本属性p叫们．全球环境问题 性、工艺性、经济性、环境性等5个约束条件，每个约束条件 的突出，使得部分学者在前人研究的基础上，增加了环境意识， 都对应一条材料选择的原则【Hl： 将环境属性作为约束条件I¨叫列，这是在产品设计意识上的进 (1)人本性原则．产品是为人服务的．选择材料应考虑以 步．随着人类的发展，以人为本的意识逐渐加强，产品设计更 人为本．所选材料必须保证无害于人的身心健康． 人性化．材料选择时除考虑产品的功能属性、环境属性外，还 (2)使用性原则．使用性能是保证产品完成规定功能的必 应该加入人本属性，将人的因素纳入到材料选择时的约束条件 要条件，在大多数情况下，它是选材首先要考虑的问题． 中．设计出更加人性的产品。 使用性能主要包括产品功能要求、结构要求、使用安全要 将人一机一环境系统工程思想引入到材料选择中，可以是 求、工作环境要求． 材料选择的约束条件更细化。选材过程更严密．选材结果才能 (3)工艺性原则．材料的工艺性表示了材料的加工难易程 真正满足现代需求． 度．材料的工艺性主要与材料的工程性质和材料的加工工艺路 线有关． 1 人一机一环境系统㈣ 材料的工程性质主要包括材料的强度(弹性模量、抗压强 度、抗扭强度、抗剪强度)，材科的疲劳特性、刚度、稳定性、 人一机一环境系统工程是运用系统工程的思想和