機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究方向

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于工程材料的選用方面出現(xiàn)了許多的新方法，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，闡述選擇工程材料的時(shí)候需要注意的情況，同時(shí)根據(jù)不同的選材方法與特點(diǎn)開(kāi)展綜合評(píng)估與優(yōu)化措施，進(jìn)而完善工程材料的優(yōu)選方法。通過(guò)不斷的實(shí)踐，總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程材料以后優(yōu)選方法的研究方向提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程材料 優(yōu)選方法 研究方向

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0048-01

材料的選擇工作是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，是完成設(shè)計(jì)的首要工序。機(jī)械工程材料的選擇工作是非常復(fù)雜而又繁瑣的，不僅需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還要具備相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，充分考慮選材中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，盡可能的做到最好，同時(shí)對(duì)選材方法進(jìn)行評(píng)價(jià)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程材料應(yīng)有的使用價(jià)值。

1 機(jī)械材料優(yōu)選方法的研究

1.1 價(jià)值工程優(yōu)選法

價(jià)值工程法指的就是在提高工程、產(chǎn)品、系統(tǒng)價(jià)值的同時(shí)，減少工程成本的有效分析法。機(jī)械工程材料選擇的原則主要包括：成本原則、工藝性能原則、使用性能原則，并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，逐漸出現(xiàn)了兩個(gè)新的原則：環(huán)保原則與可靠性原則。在目前機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員一定要充分考慮以上原則，使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在達(dá)到使用要求的情況之下，盡可能的降低制造成本，以及減少能源、資源的浪費(fèi)。在選材的時(shí)候，充分、合理的運(yùn)用價(jià)值工程的原理，在系統(tǒng)的角度上分析現(xiàn)代工程價(jià)值選材的要素以及過(guò)程，闡述選材對(duì)于產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)以及延長(zhǎng)使用壽命的影響程度，然后在機(jī)械工程中實(shí)際應(yīng)用工程價(jià)值選材的方法。根據(jù)相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，使用工程價(jià)值法進(jìn)行選材，可以加強(qiáng)選材的客觀科學(xué)性，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的使用價(jià)值。

1.2 工程定量?jī)?yōu)選法

對(duì)于選材的定量評(píng)價(jià)通常都是利用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，將出現(xiàn)的局部問(wèn)題放到整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)的處理，充分考慮材料內(nèi)部以及互相之間的聯(lián)系，進(jìn)而加以量化，根據(jù)相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化選材方法。選材定量評(píng)價(jià)法，首先關(guān)注的就是材料自身的關(guān)鍵性質(zhì)，之后評(píng)價(jià)相關(guān)的次要性質(zhì)，除此之外，也可以根據(jù)相關(guān)程序?qū)Σ牧系乃行再|(zhì)開(kāi)展綜合的評(píng)價(jià)。在工程材料選擇中，比較常用的工程定量法主要有：成本分析法、目標(biāo)函數(shù)法、星形輪廓模型法等。成本分析法指的就是計(jì)算出成本與使用性能之間的比值，也就是性價(jià)比，使用這種方法可以對(duì)選材的成本進(jìn)行全面、定量的分析。在所有優(yōu)化方法中，目標(biāo)函數(shù)法是一種相對(duì)比較直接的選材方法，利用具體的目標(biāo)函數(shù)式表達(dá)相關(guān)的材料性質(zhì)，進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)材料的優(yōu)化選擇。所以，在運(yùn)用此種方法的時(shí)候，首先就要確定適合的目標(biāo)函數(shù)。星形輪廓模型法是一種間接、精確的選擇方法，在塑料行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的優(yōu)選法

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)主要包括KBS系統(tǒng)、CES系統(tǒng)等。此種方法就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將所有材料進(jìn)行排列，制作成相應(yīng)的表格，之后根據(jù)實(shí)際情況的需要，進(jìn)行相應(yīng)材料的選擇，同時(shí)采取目標(biāo)優(yōu)化法解決選材中材料因素互相矛盾的情況。對(duì)于一些要求精細(xì)加工或者粗糙加工選材的時(shí)候，可以利用系統(tǒng)的自動(dòng)選擇工具進(jìn)行相應(yīng)的選材。除此之外，對(duì)于圓形材料的選擇可以設(shè)計(jì)一套專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)綜合選擇系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用在加工研磨中，對(duì)于材料進(jìn)行尺寸切削以及路徑切割，同時(shí)系統(tǒng)中還有一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)模數(shù)，是評(píng)價(jià)切割條件時(shí)使用的，并且在工具選擇以及對(duì)評(píng)估車(chē)削、研磨、鉆孔等加工使用壽命中使用。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的優(yōu)選法主要就是結(jié)合了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，有效的規(guī)劃了材料選擇的方式，并且增加了一些人工智能的技術(shù)。

1.4 層次分析優(yōu)選法

機(jī)械工程材料選擇所要涉及的方面非常多，比如：經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)、環(huán)境、技術(shù)等，是一個(gè)需要考慮多方面因素的問(wèn)題。并且針對(duì)工程材料優(yōu)選這個(gè)多因素問(wèn)題的時(shí)候，可以在制定最佳方案的前提之下，可以將其分成方案層以及指標(biāo)層等多個(gè)層次。在進(jìn)行工程材料選擇的時(shí)候，首先就要分析機(jī)械工程材料選擇的主要影響因素以及互相之間的構(gòu)成關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)的選材經(jīng)驗(yàn)，利用層次分析法對(duì)機(jī)械工程材料的優(yōu)選過(guò)程開(kāi)展有效的評(píng)價(jià)，同時(shí)全面闡述定性化以及定量化的層次結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)模式以及總體評(píng)價(jià)方法。其開(kāi)展評(píng)價(jià)的步驟主要是構(gòu)建一個(gè)工程材料優(yōu)選的層次分析模型以及相應(yīng)的判斷矩陣，之后開(kāi)展層次排序，同時(shí)對(duì)判斷矩陣開(kāi)展一致性的測(cè)驗(yàn)，最后在定性、定量的轉(zhuǎn)換中完成工程材料的評(píng)價(jià)。此項(xiàng)評(píng)價(jià)體系可以全面的反映工程材料選購(gòu)的影響因素，非常符合相應(yīng)工程的實(shí)際情況。運(yùn)用層次分析法可以將抽象的思維進(jìn)行定量化轉(zhuǎn)換，完全反映工程材料選擇的真實(shí)信息，有助于進(jìn)行選擇方案的優(yōu)化以及做出正確的決定。

2 機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)與其它學(xué)科也逐漸的引入到了材料領(lǐng)域，比如：數(shù)理統(tǒng)計(jì)、可靠性分析以及價(jià)值分析等，人們逐漸開(kāi)發(fā)出了一些帶有規(guī)律的選材方法。尤其是參照了相關(guān)指標(biāo)之后，更加具有了相應(yīng)的實(shí)用價(jià)值，使得材料的選擇工作更加科學(xué)化與合理化。除此之外，在選材研究領(lǐng)域中引入的計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得選材工作更加快捷。在進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，選材工作一般都是在確定設(shè)計(jì)方案之后進(jìn)行的，隨著材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展，今后的研究方向，也可以將其定在設(shè)計(jì)初期，綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選擇這兩個(gè)方面。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在進(jìn)行工程材料選擇的時(shí)候，一定要綜合考慮多方面的因素，盡可能的運(yùn)用一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段與工具，開(kāi)展定性、定量的分析，針對(duì)不同的選材方案開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)工作，進(jìn)而從中選出更加滿足實(shí)際需求、成本比較低以及適合加工制造的方案。因此，一定要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究，提出更多的方法與方向，為工程材料科學(xué)、合理使用提供可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊瑞成，鄧文懷，馮輝霞.工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 劉伯權(quán)，吳大川，王經(jīng)建.基于層次分析法的工程材料優(yōu)選綜合評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006（2）.

[3] 袁曉波，楊瑞成，陳華，等.工程材料選用方法研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械工程材料，2004（12）.