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中文譯文機(jī)械工程設(shè)計(jì)選材基礎(chǔ)知識(shí) 摘要本文致力于研究對(duì)各種材料選擇的電腦化系統(tǒng)發(fā)展。并對(duì)以基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)在并行工程環(huán)境（KBS）的重要性進(jìn)行了解釋。KBS 的研究在材料選擇方面由一個(gè)工程設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)描述。材料數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展，和選材服務(wù)，也被討論到了。在材料選擇 KBS 和使用中的聚合物基復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用是選材典型的例子。2001年由 Else-vier 科學(xué)有限公司出版。 1. 簡(jiǎn)介 材料選擇通常是設(shè)計(jì)和材料工程師一項(xiàng)任務(wù)。加特里奇和水人[1]中是這樣描述選擇材料的:經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)闹圃鞓I(yè)務(wù)，將有尺寸，形狀和性能的產(chǎn)品或組件要以最低的成本展示其規(guī)定功能的材料選擇的目標(biāo)。對(duì)于選材的目的，成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)將需要所有的材料的特性。許多選擇系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)工程師選擇最合適的材料。在最基本的層面上，設(shè)計(jì)工程師可利用材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)表。但是，數(shù)據(jù)表是不完整的，一旦公布，他們是難以更新。多德和范福[2]描述了有關(guān)工程材料的資料，可分為兩大類(lèi)，即數(shù)據(jù)和知識(shí)的分歧。數(shù)據(jù)被定義為測(cè)量的結(jié)果，而信息代表之間的數(shù)據(jù)，在這方面的知識(shí)，這有助于對(duì)結(jié)果的認(rèn)識(shí)源項(xiàng)目的連接。無(wú)論是計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫(kù)和材料選擇的 KBS 將在以下各節(jié)描述。 2. 針對(duì)對(duì)材料選擇的材料數(shù)據(jù)庫(kù) 2.1 支持這一假設(shè)的數(shù)據(jù)和嚴(yán)密的邏輯近年來(lái)，關(guān)注正在面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的有關(guān)材料的性能。它使得設(shè)計(jì)者能夠在實(shí)現(xiàn)大容量和快速的從一個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里檢索到資料數(shù)據(jù)。據(jù)普拉薩德[3]，材料是在列舉部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程的共同要素。如今，設(shè)計(jì)工程師通常依賴(lài)于材料，他們所熟悉的。然而，當(dāng)超過(guò)設(shè)計(jì)要求這些材料的限制或超過(guò)材料特性的限制，并行工程團(tuán)隊(duì)必須考慮替代材料。隨著直接在線訪問(wèn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)，并行工程團(tuán)隊(duì)可以選擇的材料，重量更輕，更強(qiáng)，成本更低。假設(shè)，這種替代的影響可以分析或模擬，團(tuán)隊(duì)可以輕而易舉地把一個(gè)可用進(jìn)程的最佳選擇材料，節(jié)約每一個(gè)程序的材料，因此，減少材料浪費(fèi)是必須的。白[4]強(qiáng)調(diào)了計(jì)算機(jī)選型輔助材料的重要性，圖書(shū)有幾個(gè)缺點(diǎn)，他們往往在到達(dá)的書(shū)架得時(shí)候已經(jīng)過(guò)時(shí)。這使得他們很難找到答案指標(biāo)進(jìn)行排序或在您選擇的方式的數(shù)據(jù)。電腦化系統(tǒng)，它提供了訪問(wèn)數(shù)據(jù)的材料，并不一定是材料選擇系統(tǒng)，雖然對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)是必要的，以方便選擇。2.2 嚴(yán)格審查 本節(jié)回顧了計(jì)算機(jī)化的材料數(shù)據(jù)庫(kù)，使設(shè)計(jì)人員選擇了機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用材料的發(fā)展。材料數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展哈默曾報(bào)道[5]，布魯爾等[6-10]，鮑爾[11-12]，Michael i [13]，阿什比[14-15]和 C ebon 和 Ashby [16-17] 。哈默[5]報(bào)道，各種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已用于塑料，橡膠等材料的選擇劍橋（CMS）校園，選擇二，材料，橡膠墊發(fā)展。數(shù)據(jù)庫(kù)，塑料設(shè)計(jì)庫(kù)。文摘工程材料，眼底，勘探者另外，市產(chǎn)管辦，臨概念，探險(xiǎn)家，普拉特的 Polymers-can，標(biāo)準(zhǔn) Info-disk，皮拉文摘，包裝科學(xué)與技術(shù)文摘，化學(xué)，網(wǎng)絡(luò)和搜索。 計(jì)算機(jī)輔助材料前通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的選擇（CAMPUS）是一種廣泛使用的塑料材料數(shù)據(jù)庫(kù)[6-10]。一個(gè)產(chǎn)品類(lèi)似 CAMPUS，與長(zhǎng)纖維選擇有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)增強(qiáng)塑料。這個(gè)系統(tǒng)被稱(chēng)為眼底，它允許信息從材料到設(shè)計(jì)生產(chǎn)銷(xiāo)售的最終用戶[11-13]。因此，它是關(guān)系到所有誰(shuí)與片狀模塑料（SMC）的，散裝模塑料(BMC)或玻璃墊熱塑性（GMT）的材料由鮑爾報(bào)道[11-12]和Michael i 等。 [13]。校園及眼底有特點(diǎn)，它允許用戶查看任何列出的產(chǎn)品的所有屬性，打印任何產(chǎn)品搜索數(shù)據(jù)，滿足特定性能要求，選擇和查看比較性質(zhì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，并按照升序排序的具體要求或降序。阿什比[14，15]和 C ebon 和 Ashby [16-17]開(kāi)發(fā)一個(gè)計(jì)算機(jī)化的材料選擇系統(tǒng)，稱(chēng)為劍橋材料選擇器（CMS）的。該系統(tǒng)使用材料的選擇圖表，這是一種顯示，通過(guò)優(yōu)化程序使用材料性能數(shù)據(jù)的方法。甄選過(guò)程由實(shí)施性能指標(biāo)而定，一個(gè)物質(zhì)屬性的組合，而如果最優(yōu)化性能。圖表的開(kāi)發(fā)，以目前的材料，和性能指標(biāo)，使最合適的材料和形狀可以進(jìn)行選擇。 機(jī)械設(shè)計(jì) 一臺(tái)完整機(jī)器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。 任何產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)第一步就是選擇產(chǎn)品每個(gè)部分的構(gòu)成材料。許多的材料被今天的設(shè)計(jì)師所使用。對(duì)產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇是十分重要的。對(duì)材料的特性必須事先作出仔細(xì)的評(píng)估。 仔細(xì)精確的計(jì)算是必要的，以確保設(shè)計(jì)的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設(shè)計(jì)中有有缺陷的部件。計(jì)算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)就可以導(dǎo)致一個(gè)本可以完成的項(xiàng)目失敗。設(shè)計(jì)工作的各個(gè)方面都應(yīng)該檢查和復(fù)查。 計(jì)算機(jī)是一種工具,它能夠幫助機(jī)械設(shè)計(jì)師減輕繁瑣的計(jì)算，并對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進(jìn)一步的分析?；?dòng)系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)的能力，已經(jīng)使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）成為了可能。心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機(jī)器。設(shè)計(jì)人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來(lái)適應(yīng)人們。這并不是一項(xiàng)容易的工作，因?yàn)閷?shí)際上并不存在著一個(gè)對(duì)所有人來(lái)說(shuō)都是最優(yōu)的操作范圍和操作過(guò)程。另一個(gè)重要問(wèn)題，設(shè)計(jì)工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進(jìn)行交流和磋商。在開(kāi)始階段 設(shè)計(jì)人員必須就初步設(shè)計(jì)同管理人員進(jìn)行交流和磋商，并得到批準(zhǔn)。這一般是通過(guò)口頭討論，草圖和文字材料進(jìn)行的。 如前所訴，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類(lèi)需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類(lèi)帶來(lái)好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即使將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。 一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就使用原來(lái)的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)?，所花費(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來(lái)成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過(guò)程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的新觀念結(jié)合起來(lái)。 新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問(wèn)題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問(wèn)題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采用全新的方法，就沒(méi)有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。