文應(yīng)鑫 杜易軒 劉建 李佳偉

摘要：在材料成型加工環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)技術(shù)中的模擬技術(shù)為材料成型及加工新工藝提供了更為準(zhǔn)確的定量預(yù)測(cè)和理論基礎(chǔ)以計(jì)算試驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)法，提高未來(lái)制造模具的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，具有交貨期短以及整體生產(chǎn)柔性等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；材料；材料成型

1計(jì)算機(jī)在材料工程中的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1計(jì)算機(jī)在新材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

理論與計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)新材料的結(jié)構(gòu)、性能相結(jié)合，訂制有特性的新材料就是材料設(shè)計(jì)。材料設(shè)計(jì)包括電子層次、原子或者分子層次的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和顯微結(jié)構(gòu)層次材料的設(shè)計(jì)，主要是以計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)以及計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，將化學(xué)和物理的理論知識(shí)和雜亂的實(shí)驗(yàn)報(bào)告聯(lián)系在一起，總結(jié)出最為合理的結(jié)合方式。

1.2計(jì)算機(jī)模擬在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用，

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果，對(duì)新材料的設(shè)計(jì)提供更多的方式選擇。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以運(yùn)用到材料研制以及使用的整個(gè)體系中，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)將模擬出的結(jié)果與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，能夠檢測(cè)模型的精準(zhǔn)性，為無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中實(shí)驗(yàn)的探索性實(shí)驗(yàn)提供模擬實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)方法及數(shù)據(jù)參考。

1.3計(jì)算機(jī)在材料與工藝過(guò)程優(yōu)化中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有效的幫助材料加工技術(shù)更快的發(fā)展，其中，微機(jī)以及可編程控制器（PLC）技術(shù)在材料加工過(guò)程中起到了重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)減輕了材料加工過(guò)程中的人工勞動(dòng)強(qiáng)度，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到了更有效的保障。微電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相互結(jié)合使材料制造和材料檢測(cè)更加具有精準(zhǔn)度，生產(chǎn)效率得到明顯提高?？刂萍夹g(shù)使用數(shù)學(xué)模型在線進(jìn)行控制和計(jì)算，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合的管理和操縱，使管制水平以及操縱的可靠性得到更好的保障。

1.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和圖像處理中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)圖像處理和分析的功能可以研究顯微鏡下材料的結(jié)構(gòu)，對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，快速提取出需要的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)例如晶體的分布情況、大小特征等，并能將這些數(shù)據(jù)和材料整理在

起，減少實(shí)驗(yàn)后期的一些麻煩，方便后續(xù)的研究和實(shí)驗(yàn)。

2計(jì)算機(jī)在材料工程中的具體應(yīng)用

1）對(duì)材料的凝固進(jìn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算能夠確定鑄件在每一個(gè)斷面上的等溫線散布狀況、凝固前過(guò)程以及等時(shí)線的分布，準(zhǔn)確的對(duì)凝固的部位發(fā)生的縮孔等弊端進(jìn)行分析確定位置及尺寸。

2）計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在金屬液態(tài)充型過(guò)程中一般應(yīng)用SO-LA-VOF法作為根本并且使用體積函數(shù)進(jìn)行計(jì)算自由表面，同時(shí)對(duì)傳熱和流量修改方面進(jìn)行研究并改良

3計(jì)算機(jī)在材料工程中的其它應(yīng)用

1）一直以來(lái)，新材料新臺(tái)金的設(shè)計(jì)一般采用的配方方法是從實(shí)際己知的大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)入手，利用各種結(jié)構(gòu)不同的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以更準(zhǔn)確的利用計(jì)算機(jī)中的程序進(jìn)行對(duì)比，更有效地對(duì)新材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）計(jì)算機(jī)可以更準(zhǔn)確的計(jì)算材料研究科學(xué)中的數(shù)據(jù)，使材料的數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度得到明顯提高，并且節(jié)省運(yùn)算時(shí)間。

3）計(jì)算機(jī)的模擬技術(shù)，可以根據(jù)材料的屬性和客觀環(huán)境條件進(jìn)行推理和繪圖整理，依據(jù)實(shí)踐情況預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的狀況。

4）在材料的檢測(cè)方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)集中在材料的結(jié)構(gòu)成分、物理性能的檢測(cè)以及機(jī)械零部件的無(wú)損檢測(cè)等方面。借助探測(cè)器將探測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中，再使用計(jì)算機(jī)內(nèi)特殊編制的特定檢測(cè)程序?qū)@些得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，分析，最后得到精確的結(jié)果。

4結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)以及工程方面會(huì)有更多的應(yīng)用空間。材料科學(xué)以及工程是多種學(xué)科交織和產(chǎn)生的，目前還處于探索研究的階段，對(duì)于它的研究大部分來(lái)自于實(shí)踐以及理論經(jīng)驗(yàn)的積累要使它成為一個(gè)]穩(wěn)定的學(xué)科還需要一段過(guò)程。計(jì)算機(jī)作為一個(gè)現(xiàn)代知識(shí)傳播的媒介，早已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，成為社會(huì)生產(chǎn)模式現(xiàn)代化的標(biāo)志。如今材料工程己離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以加快材料工程的進(jìn)步與發(fā)展。