試析相似理論及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用

談建民

摘要：作為我國的支柱型和基礎(chǔ)型產(chǎn)業(yè)，機(jī)械工程的發(fā)展對于我國國民經(jīng)濟(jì)的整體建設(shè)具有不容忽視的重要作用。近年來，機(jī)械工程發(fā)展中開始融合各種先進(jìn)理論，相似理論就是在這種情況下被有效應(yīng)用于機(jī)械工程當(dāng)中的，對于推動我國機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。鑒于此，本文首先對相似理論進(jìn)行了簡要概述，并詳細(xì)探討了似理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用途徑，以供參考。

關(guān)鍵詞：相似理論；機(jī)械工程；應(yīng)用

一、相似理論概述

從本質(zhì)上來看，相似理論指的是分析與解釋生活中常見現(xiàn)象的一門學(xué)說，即研究具有相似性現(xiàn)象以及事物共同之處的理論。[1]在相似理論指導(dǎo)下，可以利用計算機(jī)模擬技術(shù)更加有效的構(gòu)建模型，將各種預(yù)定結(jié)構(gòu)和功能等通過虛擬模型的形式呈現(xiàn)出來，由此可見，相似理論對于構(gòu)建模型具有指導(dǎo)性意義。

相似理論發(fā)展基礎(chǔ)：①合理定義自然界作用現(xiàn)象；②某一現(xiàn)象中所呈現(xiàn)出來的物理原理是同客觀規(guī)律相符的，并不是偶然性的；③在測定某現(xiàn)象中相關(guān)物理量時，不可以采用主觀臆斷的方式，物理量是客觀存在的。

現(xiàn)階段，相似理論不再僅僅應(yīng)用于探究物理問題的領(lǐng)域當(dāng)中，在實際進(jìn)行機(jī)械工程設(shè)計時，也需要以相似理論作為根據(jù)。在科學(xué)技術(shù)以日新月異的速度不斷發(fā)展的背景下，各種全新的理念以及技術(shù)將同相似理論產(chǎn)生融合，因此相似理論的影響力也將逐步擴(kuò)大。[2]

物理作用現(xiàn)象形成的前提是相似理論應(yīng)用以及研究的切入點(diǎn)，通過深入探究與物理現(xiàn)象相對應(yīng)的條件，在此基礎(chǔ)上利用數(shù)學(xué)算法提升相關(guān)研究的系統(tǒng)性，最后所形成的研究結(jié)果將會以函數(shù)關(guān)系體現(xiàn)出來，通過反復(fù)驗證以后采能夠進(jìn)行應(yīng)用于推廣。

通常情況下，應(yīng)用相似理論展開研究的過程中，要想獲得相應(yīng)的結(jié)論與方法，必須對數(shù)學(xué)運(yùn)算以及理論分析等進(jìn)行綜合應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上所形成的結(jié)論，通常能夠為工作人員進(jìn)一步展開研究提供一個理論方向。[3]并且，應(yīng)用相似理論可以進(jìn)行廣泛的物理作用研究，因此相似理論不僅可以在機(jī)械工程領(lǐng)域發(fā)揮重要價值，同時還能夠在工業(yè)生產(chǎn)研究領(lǐng)域發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。從機(jī)械工程的角度來看，相似理論可以為解決相應(yīng)問題提供指導(dǎo)，能夠提供切入點(diǎn)從而更快的處理復(fù)雜性較強(qiáng)的工程問題，對于各項實踐活動具有重要指導(dǎo)作用。

二、相似理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用

（一）相似理論在機(jī)械工程各技術(shù)研究中的廣泛應(yīng)用

現(xiàn)階段我國的機(jī)械工程發(fā)展過程中，在研發(fā)不同種類機(jī)械、修理機(jī)械等方面相似理論都發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。[4]從整體上來看，機(jī)械工程中的相似模擬制造、成組技術(shù)、工程系統(tǒng)相似設(shè)計、機(jī)械相似模擬設(shè)計和相似仿真等環(huán)節(jié)，相似理論都不同程度的發(fā)揮了指導(dǎo)意義。

例如，成組技術(shù)是現(xiàn)階段機(jī)械工程領(lǐng)域最受關(guān)注的技術(shù)之一，該技術(shù)需要利用利用不同事物之間的相似性質(zhì)，以已經(jīng)存在的規(guī)則為基礎(chǔ)，應(yīng)用同一個模式對兩事物的相同作用性質(zhì)展開研究。目前，不斷發(fā)展的電子信息技術(shù)為成組技術(shù)同自動控制工程等重要技術(shù)的融合奠定了良好基礎(chǔ)，這也是我國完成信息化生產(chǎn)建設(shè)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與此同時，成組技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于制造、設(shè)計等工程領(lǐng)域。

在合理控制電勢差、仿真電路中電流等的物理參數(shù)基礎(chǔ)上達(dá)到邏輯運(yùn)算目標(biāo)的技術(shù)就是相似模擬技術(shù)。在對這一技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，對研究人員的專業(yè)能力、實踐經(jīng)驗等要求較高，因此通常無法及時有效的控制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果。為了彌補(bǔ)這一缺陷，可以對現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行充分的應(yīng)用。

（二）相似理論在機(jī)械零件繼續(xù)設(shè)計中的應(yīng)用

在這一過程中，首先應(yīng)預(yù)估需要實現(xiàn)的工程，這種明確相關(guān)功能的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有零件結(jié)構(gòu)應(yīng)用相似理論進(jìn)行深入分析，在此基礎(chǔ)上可以對零件構(gòu)造展開初步模擬。[5]接下來需要對機(jī)械系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)情況展開仿真模擬，及時修正結(jié)構(gòu)內(nèi)部不合理的部分，并在此基礎(chǔ)上再一次實施仿真。在相似理論的基礎(chǔ)上實施反復(fù)仿真模擬，可以在實踐中全面測試零件的預(yù)訂功能完成能力、結(jié)構(gòu)以及性能，并及時修正不合理的部分，從整體上構(gòu)建高效性、安全性良好的系統(tǒng)。

（三）相似理論在機(jī)械工程系統(tǒng)整合分析和機(jī)械問題研究中的應(yīng)用

相似理論在機(jī)械工程中，可以詳細(xì)分析機(jī)械整體的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，在劃分其預(yù)定功能以及運(yùn)行特點(diǎn)時，可以從相關(guān)機(jī)械的角度出發(fā)，通過不同機(jī)械之間的相似性來展開模擬，這一過程同零件設(shè)計具有相似之處。然而，在實際展開相似性分析的過程中需要從整個系統(tǒng)出發(fā)，因此會涉及到海量的實踐知識和專業(yè)理論數(shù)據(jù)等，因此一旦發(fā)生失誤會造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。在這種情況下，相似理論的功能突顯出來，實際展開模擬仿真時，相似理論通過構(gòu)建模型整體框架，可以對整個過程進(jìn)行簡化處理，在預(yù)定功能基礎(chǔ)上，對可以實現(xiàn)相似功能的有關(guān)組件進(jìn)行填充，并及時記錄與分析模型整體運(yùn)作參數(shù)，適當(dāng)調(diào)整不合理地方，最后構(gòu)建整個機(jī)械系統(tǒng)模型，在通過充分的實踐測試以后才可以正式投入到生產(chǎn)使用當(dāng)中。

三、結(jié)語

綜上所述，作為一門獨(dú)立學(xué)科，相似理論現(xiàn)階段呈現(xiàn)出相對廣闊的發(fā)展空間，近年來我國機(jī)械工程領(lǐng)域的快速發(fā)展離不開相似理論的有效應(yīng)用，因此，有關(guān)領(lǐng)域研究以及技術(shù)人員在展開日常工作的過程中，必須對相似理論的內(nèi)涵產(chǎn)生深刻認(rèn)知，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際充分利用相似理論展開計算機(jī)模擬實驗以及實體模型試驗，通過探究數(shù)據(jù)、模型之間的“相似程度”，分析相似參數(shù)的取舍方法等，努力在機(jī)械工程試驗、設(shè)計、生產(chǎn)、制造以及管理等各個環(huán)節(jié)中將相似理論的指導(dǎo)作用更加充分的發(fā)揮出來。

參考文獻(xiàn)：

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[5]彭天好，王光耀，張義龍，等.基于相似理論的采煤機(jī)模擬螺旋滾筒的設(shè)計[J].工程設(shè)計學(xué)報，2016（4）：322326.