機械工程材料優選方法的研究現狀探析

黎添良

【摘 要】機械工程中的材料選擇對整個項目的質量有著重大的意義。隨著市場經濟和信息技術的不斷發展，機械工程材料的選擇需求仍然呈現出不斷增長的趨勢。本文主要根據機械工程材料選擇方法的研究現狀和一些簡單的材料選擇數據庫進行簡單的分析。

【關鍵詞】機械工程;材料選擇;工程質量

一、在機械工程中，重視材料選擇的意義

我們對資源的需求正在不斷的增加，機械設計所需的資源已被大量開發，在某些地方它變得十分稀缺，加上我國的人口基數，我國的資源人均持有量卻不容樂觀甚至位于世界排名的靠后位置。社會不斷發展，世界各個國家、各個行業之間都已經出現了資源的搶奪之戰，這導致用于機械工程的附加材料和資源的壓縮，因此，在選擇機械工程的材料時，我們應該著眼于材料的經濟性和環保性，走機械工程的綠色道路，并利用當前可用的，有限的資源，來做好機械材料的選擇。這會是機械工業發展的一個重要環節。

二、機械工程材料優選方法的研究現狀

機械工程在實際工程運用中，材料的選擇有著嚴格的原則性，并且對選材的步驟也是有著十分嚴格的要求的，其中的步驟和過程極為復雜。在過去很長的一段時間里，機械工程材料的選擇普遍以從業的技術人員的工作經驗為主，這就使得材料選擇存在較強的主觀性，材料的使用質量和使用壽命難以得到保障，出現參差不齊的現象。為了改善這一現象所帶來的不良后果，我們就需要在選材的時候加入現代科技，充分利用輔助選材手段，選擇出既滿足成本考慮預算，又符合工程的價值和需求的材料，保障工程的設計和質量。

（一）從構件失效抗力角度分析

材料的構件失效抗力是指材料在某些條件下抵抗磨損，變形和其他相關特性的能力。由于機械材料的類型很多，并且它們的性能也不同，因此有必要研究對材料失效的抵抗力。這樣才能夠最大程度保證機械材料在測試時和實際工作中的數據保持一致。首先我們要確定機械的操作條件和材料的抗力要求，然后再根據模型的失效來確定出模型的抗力指標，最終選擇出符合機械工程作業的性能指標的材料。

（二）從知識系統方面選材

知識系統選材是指根據材料的信息利用計算系統，對材料進行分析比較。這種選材方法有其獨有的特點：工作人員可以通過信息計算系統來了解到材料的詳細信息，講這些信息整合以后可將材料的選擇工作交付給各個團隊和小組，這就使得各個團隊都能夠在更快的時間內選擇到最適合自己的材料，提高小組選材的高效性和選材質量。雖然這種方法更多的注重對材料結果的理解，知識系統不能直接為我們計算出最佳的材料選擇方案，但是相對傳統的選材方法，這種選材方法在機械工程的選材工作中，仍然發揮著重要的作用。

（三）從綠色工程方面選材

隨著經濟高速發展，資源不斷損耗，機械工程選材不僅需要考慮其工程的需求和材料的性能，還要將材料與環境問題，資源保護等連接在一起，走綠色發展道路，這就產生了綠色度的概念。之前有許多的學者提出了“七點星形圖”，用于對材料的綠色度的評級，以此來作為材料的選擇標準，這是一種將機械工程的綠色度衡量指標界定在材料的性質、損耗、使用周期、能耗以及對環境的影響上的一種評級方式，這種方式有一定的參考價值。

（四）從注塑模具材料方面選材

從注塑模具材料的選擇來說，主要是以注塑制品的相關指標作為參考物來進行相關選擇的。通過對相關指標的參考和比較，將符合指標要求的材料從一大堆的備選材料中選擇出來，再結合工程需求和比較結果做出最后的選擇。這種選材方式主要采用的是BP神經網絡的方式，將材料選擇的相關知識融合在一起，構建一個神經網絡系統，設計人員在材料選定的過程中省去了查詢大量材料知識的工作，通過對神經網絡系統的運用，可以直接得到系統根據材料的傾斜程度給出的相關的參考選定方案。

（五）計算機系統在材料選擇中的應用

計算機系統中的KBS系統和CES系統是當下機械工程選材中應用最多的系統，它可以使選材更加高效和高質。但是這種方法在選擇中，目標優化法會有一定的差異出現，雖然在材料要素相互之間的矛盾和排斥問題有一定的優勢，但是也導致了一些精細化的工程質量問題。除此之外，該套系統還可以對一些圓形材料進行切割、打磨、鉆孔等技術。利用先進的科學技術和人工智能技術有效規劃出材料的優選方法。

（六）定量評價方式的應用

定量評價的方式主要是根據系統工程理論來開展工作的，首先讓系統囊括所有的局部問題，然后再進行精細化的分析處理。在選材的過程中，該系統會對材料的各方面性能進行一個綜合的評價分析，給出關鍵性質和次要性質。雖然很明了，但是定量評價的方式在應用的過程中需要我們自行考慮材料內部的結構問題，以及各材料之間的內部結構之間的關系問題。

（七）層次分析優選法

機械工程選材是一個涉及到經濟、環境、社會、科技、生態等多方面的知識和因素的問題，在機械工程材料優選上，可以通過對方案進行分層的方法進行分析，我們通常將方案分為方案層、指標層等多個層次。首先分析影響材料選擇的主要影響因素和其他因素，并分析出各因素之間的相互關系，利用相關的從業經驗和層次分析法，對材料的選擇方案進行評價。通過層次分析法將抽象的思維方式進行定量化的轉換分析，系統的反饋出材料選擇的信息，幫助工作人員選擇出最為科學、系統的選材方案。

三、機械工程材料選擇中材料數據庫的應用分析

（一）材料數據庫的構成

材料數據庫主要是為了將材料的信息內容、生產應用和商業信息三個方面的內容整合在一起，方便人們在查詢的時候能夠得到最全面的信息，在查詢時，只需要用戶進入數據庫并將相關產品的型號和參數輸入到數據庫中，就可以查詢出該相關產品的所有信息，方便用戶全面的分析和比較各個型號的產品，進而提高工作效率和質量。

（二）材料數據庫的發展

隨著數據庫的不斷發展，數據庫系統不斷完善，出現了更多的形式，材料信息也更加豐富，以專家咨詢系統和Web技術為基礎的數據庫系統也日漸成熟，信息可以實現共享，選材方式更加的靈活多樣。

四、結語

選材的質量直接影響著機械工程的質量，我們要將累積的從業經驗和現代科學結合起來，更加高效率、高質量的的做出材料的優選方案，實現既符合工程需求，又實現低成本投入的目標。

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