計算機在機械工程中的有效運用研究

趙 勇

(蘇州工藝美術職業技術學院，江蘇 蘇州 215000)

1 計算機技術發展現狀

經過多年的發展，我國計算機技術經歷了多次的轉型升級，并且在“互聯網+”的作用下，計算機網絡技術被廣泛地應用到了社會各個領域當中，包括日常生活、國防科技、教育教學、工業生產等等，在市場的導向作用下，計算機網絡技術在功能和系統建設方面也都日益趨于完善化。結合目前計算機技術在社會各領域中的普遍性應用情況，其應用范圍最廣、應用效果最為顯著的技術包括以下幾種：一是計算機可視化技術，涉及計算機可視化輔助、監測信息可視化、數據庫可視化等，在可視化技術的作用下有限元法應用的精準度、可靠度等都會得到大大提升。二是虛擬現實技術，主要是在計算機技術的作用下來對真實的世界進行模擬再造，有效地實現了對真實世界各種媒體信息的有機整合，使用戶能夠在技術的作用下體驗與真實世界一般無二的虛擬環境，增強了用戶的體驗感。三是多媒體仿真技術，該技術是在計算機可視化技術、可視化仿真技術的基礎上逐漸發展起來的一種全新技術，通過不同媒體形態來描述不同性質的模型信息，并將其系統形態、行為特征、物理模型、時空表現模式、數字模型等在有機整合的基礎上進行建模。相比較前2種技術而言，計算機多媒體仿真技術更適用于工程設計、科學研究，受到了工程領域的廣泛關注。將計算機技術廣泛地運用于機械工程領域，在計算機技術的作用下來對機械工程相關原理、強度、結構以及零部件的材料、尺寸、形狀、能量動力傳輸方式等進行科學計算、分析，不僅可以使機械工程構造相關描述更加具體化，且能夠為機械的制造與生產提供更具科學性的依據。

2 計算機在機械工程中的有效運用

2.1 計算機仿真技術

計算機仿真技術是通過對電子計算機的運用，來就系統本身的行為、功能、結構以及系統控制參與人員的思維過程與行為予以動態化模擬的技術。就計算機仿真技術本身而言，它不僅是一種描述性的模擬技術，更是獨特的定量分析方法。通過對某一系統及過程模擬化系統的構建，計算機仿真技術可以在一系列有條件、有目的計算機仿真實驗的作用下，充分刻畫系統本身特征，由此得到相關數量指標，為決策者的決策制定提供定量分析相關理論結果依據。目前隨著我國機械工程的自動化、高精密化、高效化、高速化、輕量化發展，機械工程產業結構得到了極大程度地優化調整，這使得機械工程設計難度加大。隨著機械動態化設計的出現，使得我國機械工程設計能夠獲得更加更具先進性的設計方法。如，實現機械機能解析建模法、傳遞矩陣建模法、試驗模態分析建模法、機械能解析建模法、機械結構動力學混合建模法等。這些都屬于計算機仿真技術范疇，是計算機對機械工程運行系統的功能、結構、行為進行的逼真模擬。具體而言，計算機仿真技術在機械工程中的運用主要涉及到了以下幾個方面：一是機械加工。在計算機仿真技術的作用下，能夠幫助機械生產設計人員發現機械運行機理，由此來為機械加工性能的提高提供必要的理論支持。二是故障診斷。在計算機仿真技術的輔助作用下，有助于促進機械工程人員實現對機械故障定量分析，并在增加對故障機理研究的基礎上，實現對機械故障的科學診斷與預測。

2.2 計算機CAE技術

CAE技術即計算機輔助工程技術，能夠在有限元分析軟件、疲勞分析軟件、計算機分析程序等的共同作用下，針對機械生產與加工設計實現相關數據的迅速、精準計算與分析，由此來幫助我們深化對機械結構的全面分析，包括機械振動模態、固有頻率、變形、剛度應變、強度等。CAE技術的作用范圍較為廣闊，涵蓋了載荷處理、網絡劃分、整機系統合成與分解等各個方面。基于機械工程的特殊性，使得其在生產作業過程中需要面臨極為復雜的受力及變形情況，這使得我們難以在設計階段得到各類零部件的相關動力學數據。為充分掌握機械生產作業中零部件受力情況，做到數據的精準化掌握，就需要在傳統假設性方法的基礎上，積極引入計算機CAE技術，由此來彌補傳統分析技術存在的不足。并在CAE技術的作用下，簡化機械工程計算任務、明晰程序層次，促進機械相關產品的開發與設計。

2.3 計算機CAD技術

CAD技術即計算機輔助設計技術，是通過計算機圖形設計功能的綜合調用，來針對某項具體的機械工程開展極具針對性的設計工作，并在設計建立、分析、修改、優化的過程中，逐步實現項目設計的流程化。CAD技術主要被應用于機械工程設計階段，能夠在符號庫、參數化設計、二維繪圖等的作用下，通過CAD本身的建模功能，來實現項目的二維制圖以及三維造型。由此來將機械工程中一些基本的架構以一種更為直觀的方式展現在我們面前。從結構上來講，CAD系統主要由計算機軟硬件2部分組成，包括軟件部分的專業應用軟件、圖形漢字支撐軟件、系統軟件，硬件部分的數據圖形輸入輸出設備、圖形顯示設備、運算設備、外部存儲設備、信息傳輸硬件平臺等。目前CAD技術憑借自身存儲便捷、快捷處理、簡單易掌握等優勢，已經在我國機械工程領域得到了廣泛地應用，在CAD輔助設計、繪圖的作用下，將能夠最大程度縮短設計周期，并實現設計質量的提升。

3 結語

綜上所述，伴隨著我國科技化發展程度的加深，計算機技術在機械工程中的應用范圍將得到不斷地拓展，利用計算機技術開展機械工程輔助設計構建動力學模型，也將成為今后我國機械工程的主要發展方向。在今后的工作中，要求機械工程行業工作人員要繼續加大對于計算機技術潛在機械工程功能的研討力度，以此來促進計算機技術在機械工程中潛在功能和優勢的充分發揮與利用，為進一步促進我國機械工程的現代化、智能化、數字化發展提供必要的技術支持。