[发明专利]一种全寿命周期增材制造民机元件减重效益计算方法

说明书

本发明公开一种全寿命周期增材制造民机元件减重效益计算方法。即，开展钛合金、铝合金民机结构件的传统工艺制造和增材制造结构件的全寿命周期成本计算，需综合考虑加工费用、材料成本、时间成本、全寿命减重效益、工人薪资，以评估新技术应用的经济性。其中传统工艺制造成本计算有重量估算法、材料成本折算法、相似产品成本估算法，另外还有基于成本作业法。增材制造成本计算方法主要依据增材制造工艺的特点，其成本包括：重新设计成本、材料成本、打印成本、后处理成本。本发明的目的是，提供减重设计后的全寿命周期增材制造民机元件减重效益分析方法，为民机结构件的替换，从经济效益角度提供了更加科学合理的判断依据。

技术领域

本发明属于民航技术领域，具体为一种全寿命周期增材制造民机元件减重效益计算方法。

背景技术

随着当今科学技术的不断进步，工业水平的不断提高，先进制造工艺不断地出现，例如3D打印技术，使得原本经过传统加工工艺得到的民机元件有了更轻的质量，同时还能保持原有的机械性能。

民用飞机的重量是飞机的一项重要指标，对飞机使用空重进行有效控制和减重不仅可以减少燃油的消耗，还可以提高收益；因此，现在飞机制造商，如：波音、空客、中国商飞等公司，已在飞机次承力件上展开应用，将拓扑优化增材制造的民机结构件替换原有结构件，从而达到减重不减少性能的替换。但是对于这样的替换对于民用飞机的经济性来说需要一个成本的评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全寿命周期增材制造民机元件减重效益计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所公开的一种全寿命周期增材制造民机元件减重效益计算方法，即，开展钛合金、铝合金民机结构件的传统工艺制造和增材制造结构件的全寿命周期成本计算，其中综合考虑加工费用、材料成本、时间成本、全寿命减重效益、工人薪资，以评估新技术应用的经济性。

进一步的，计算民机元件的传统制造工艺制造成本，估算方法可分为三种：重量估算法、材料成本折算法、相似产品成本估算法，另外还有基于成本作业法。

根据产品的生产成本是重量的函数进行成本估算。

C＝W×f_W

式中，C表示生产成本，W表示产品重量，f_W表示重量成本系数。

重量成本系数f_W是重量的函数，可以通过统计用最小二乘法正交回归曲线求得。重量成本系数f_W与重量W的关系的一般通式为：

f_W＝k×W^P

式中，k、p为系数，随着不同产品而异，可用作图法或解析法求得。

(1)作图法求重量成本系数

W-f_W一般关系曲线见图1(a)，为便于作图，常选用对数坐标，这样得出的关系曲线是一条直线，见图1(b)，通过W-f_W图可由任意重量求得相应的f_W。

(2)解析法求重量成本系数f_W

由通式f_W＝k×W_P取对数可得：

lgf_W＝lgk+p lg_W

图(b)中直线斜率为：

tanα＝(lgf_W2-lgf_W1)/(lg_W2-lg_W1)

对于所求的任意点，则有：

tanα＝(lgf_W-lgf_W1)/(lg_W-lg_W1)