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计算机在材料成型与控制工程中的应用 专业概况 材料成型及控制工程是研究热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状，研究热加工过程中的相关工艺因素对材料的影响，解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法；研究模具设计理论及方法，研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。是国民经济发展的支柱产业。 材料成型及控制工程因其学科特色而与计算机结下不解之缘。下面就介绍一下计算机在该专业的一些典型应用。 模型设计 近几十年来，在汽车工业和航空工业的带动下，随着塑性加工理论、数字化技术、优化技术和运筹学的发展，计算机技术已逐渐用于解决金属塑性加工中的各种复杂问题，包括计算机辅助规划(LAPP)、辅助设计(CAD) 等方面。这些计算机技术的成功应用，大大促进了材料加工技术的快速发展。 数据处理 例如，耐磨料磨损材料数据库系统（database system of abrasive wear resistance materials）：约80 %的零件失效是磨损引起的，其中磨料磨损占50%以上。．多年来，国内对耐磨材料及相关 特征的研究已经积累了大量的经验和数据。该数据库以磨料磨损工作系统(ASWW )为基础，用可视化数据库编程语言Delphi设计耐磨料磨损材料数据库系统(AWMDS)， 在实现耐磨料磨损材料信息存储、管理、查询功能的基础上，采用定量关系进行选材，从而对从事磨损研究。现有工程材料的种类繁多，其成分、结构、性能等构成了庞大的信息系统。目前已经建立了许多不同类型的材料数据库，如合金、金属间化合物、高分子聚合物、陶器、玻璃、晶体、复合材料等各种材料的物理、化学和物理化学性质、力学性能等方面的数据库。这些数据库在材料设计、合理选材等方面发挥了巨大作用。 模拟仿真 2、计算材料学的基本内涵是计算机材料设计或称材料模拟，目的在于优化新型材料的设计方法；二是材料工艺的计算机模拟或称过程模拟，旨在优化材料制品的性能和质量，降低生产成本。计算材料学的发展成为连接材料科学基础研究与工程应用、微观与宏观性能的桥梁，对未来材料研制将具有指导作用。3、计算机模拟能将材料的成分、工艺、结构、性能和使用性能一体设计有机地联系起来，从而避免材料研制与应用的脱节。 计算机模拟在材料成形加工中的应用 材料成形过程是极其复杂的高温、动态和瞬时过程，难以直接观察。利用计算机模拟材料成形过程，可预测产品的质量，减少试验次数;确定最佳的工艺流程，以达到某一特殊性能的要求;动态显示各个物理量的演变历程和空间分布;提高劳动生产率。 目前，模拟仿真技术己能用在压力铸造、熔模铸造等精确成形加工工艺中，而焊接过程的模拟仿真研究也取得了可喜的进展。 材料成形加工技术的发展趋势 美国在“新一代制造计划(Next Generation Manufacturing)”中指出未来的制造模式将是:批量小、质量高、成本低、交货期短、生产柔性、环境友好。下一代制造工艺包括精确成形加工制造或称净成形加工工艺(Net Shape Process)。净成形加工工艺要求材料成形加工制造向更轻、更薄、更精、更强、更韧、成本低、周期短、质量高的方向发展。 近几十年来，在汽车工业和航空工业的带动下，随着塑性加工理论、数字化技术、优化技术和运筹学的发展，计算机技术已逐渐用于解决金属塑性加工中的各种复杂问题，包括计算机辅助规划(LAPP)、辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM )、辅助过程模拟(CAPS)、辅助产品检测(CAT)和质量监控(CAQ)等方面。这些计算机技术的成功应用，大大促进了材料加工技术的快速发展。 总结 计算机是材料成型与控制工程中的一种很重要的工具，它的应用贯穿于材料成型的设计到生产的全过程，它极大的推动了这门学科的发展与实用化。 * * 1、随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，材料和工艺的计算机模拟近年来已成为国际上材料科学领域特别是高新技术材料领域内的热门研究方向，并初步形成一门崭新的分支学科——计算材料学。 当前塑性成形数值模拟面临的挑战是:在建立分析模型时输人准确数据;进一步改进有限元软件;开发旨在提高计算效率的并行计算系统;开发工艺设计专家系统;优化预锻型腔;培训高水平的操作人员。 现有模拟分析塑性成形的方法有切块法、滑移线法、上限法、有限元法和边界元法等，其中以有限元法特别是刚性有限元法应用最为广泛。 *