机械工程材料优选方法的研究现状探析

黎添良

【摘 要】机械工程中的材料选择对整个项目的质量有着重大的意义。随着市场经济和信息技术的不断发展，机械工程材料的选择需求仍然呈现出不断增长的趋势。本文主要根据机械工程材料选择方法的研究现状和一些简单的材料选择数据库进行简单的分析。

【关键词】机械工程;材料选择;工程质量

一、在机械工程中，重视材料选择的意义

我们对资源的需求正在不断的增加，机械设计所需的资源已被大量开发，在某些地方它变得十分稀缺，加上我国的人口基数，我国的资源人均持有量却不容乐观甚至位于世界排名的靠后位置。社会不断发展，世界各个国家、各个行业之间都已经出现了资源的抢夺之战，这导致用于机械工程的附加材料和资源的压缩，因此，在选择机械工程的材料时，我们应该着眼于材料的经济性和环保性，走机械工程的绿色道路，并利用当前可用的，有限的资源，来做好机械材料的选择。这会是机械工业发展的一个重要环节。

二、机械工程材料优选方法的研究现状

机械工程在实际工程運用中，材料的选择有着严格的原则性，并且对选材的步骤也是有着十分严格的要求的，其中的步骤和过程极为复杂。在过去很长的一段时间里，机械工程材料的选择普遍以从业的技术人员的工作经验为主，这就使得材料选择存在较强的主观性，材料的使用质量和使用寿命难以得到保障，出现参差不齐的现象。为了改善这一现象所带来的不良后果，我们就需要在选材的时候加入现代科技，充分利用辅助选材手段，选择出既满足成本考虑预算，又符合工程的价值和需求的材料，保障工程的设计和质量。

（一）从构件失效抗力角度分析

材料的构件失效抗力是指材料在某些条件下抵抗磨损，变形和其他相关特性的能力。由于机械材料的类型很多，并且它们的性能也不同，因此有必要研究对材料失效的抵抗力。这样才能够最大程度保证机械材料在测试时和实际工作中的数据保持一致。首先我们要确定机械的操作条件和材料的抗力要求，然后再根据模型的失效来确定出模型的抗力指标，最终选择出符合机械工程作业的性能指标的材料。

（二）从知识系统方面选材

知识系统选材是指根据材料的信息利用计算系统，对材料进行分析比较。这种选材方法有其独有的特点：工作人员可以通过信息计算系统来了解到材料的详细信息，讲这些信息整合以后可将材料的选择工作交付给各个团队和小组，这就使得各个团队都能够在更快的时间内选择到最适合自己的材料，提高小组选材的高效性和选材质量。虽然这种方法更多的注重对材料结果的理解，知识系统不能直接为我们计算出最佳的材料选择方案，但是相对传统的选材方法，这种选材方法在机械工程的选材工作中，仍然发挥着重要的作用。

（三）从绿色工程方面选材

随着经济高速发展，资源不断损耗，机械工程选材不仅需要考虑其工程的需求和材料的性能，还要将材料与环境问题，资源保护等连接在一起，走绿色发展道路，这就产生了绿色度的概念。之前有许多的学者提出了“七点星形图”，用于对材料的绿色度的评级，以此来作为材料的选择标准，这是一种将机械工程的绿色度衡量指标界定在材料的性质、损耗、使用周期、能耗以及对环境的影响上的一种评级方式，这种方式有一定的参考价值。

（四）从注塑模具材料方面选材

从注塑模具材料的选择来说，主要是以注塑制品的相关指标作为参考物来进行相关选择的。通过对相关指标的参考和比较，将符合指标要求的材料从一大堆的备选材料中选择出来，再结合工程需求和比较结果做出最后的选择。这种选材方式主要采用的是BP神经网络的方式，将材料选择的相关知识融合在一起，构建一个神经网络系统，设计人员在材料选定的过程中省去了查询大量材料知识的工作，通过对神经网络系统的运用，可以直接得到系统根据材料的倾斜程度给出的相关的参考选定方案。

（五）计算机系统在材料选择中的应用

计算机系统中的KBS系统和CES系统是当下机械工程选材中应用最多的系统，它可以使选材更加高效和高质。但是这种方法在选择中，目标优化法会有一定的差异出现，虽然在材料要素相互之间的矛盾和排斥问题有一定的优势，但是也导致了一些精细化的工程质量问题。除此之外，该套系统还可以对一些圆形材料进行切割、打磨、钻孔等技术。利用先进的科学技术和人工智能技术有效规划出材料的优选方法。

（六）定量评价方式的应用

定量评价的方式主要是根据系统工程理论来开展工作的，首先让系统囊括所有的局部问题，然后再进行精细化的分析处理。在选材的过程中，该系统会对材料的各方面性能进行一个综合的评价分析，给出关键性质和次要性质。虽然很明了，但是定量评价的方式在应用的过程中需要我们自行考虑材料内部的结构问题，以及各材料之间的内部结构之间的关系问题。

（七）层次分析优选法

机械工程选材是一个涉及到经济、环境、社会、科技、生态等多方面的知识和因素的问题，在机械工程材料优选上，可以通过对方案进行分层的方法进行分析，我们通常将方案分为方案层、指标层等多个层次。首先分析影响材料选择的主要影响因素和其他因素，并分析出各因素之间的相互关系，利用相关的从业经验和层次分析法，对材料的选择方案进行评价。通过层次分析法将抽象的思维方式进行定量化的转换分析，系统的反馈出材料选择的信息，帮助工作人员选择出最为科学、系统的选材方案。

三、机械工程材料选择中材料数据库的应用分析

（一）材料数据库的构成

材料数据库主要是为了将材料的信息内容、生产应用和商业信息三个方面的内容整合在一起，方便人们在查询的时候能够得到最全面的信息，在查询时，只需要用户进入数据库并将相关产品的型号和参数输入到数据库中，就可以查询出该相关产品的所有信息，方便用户全面的分析和比较各个型号的产品，进而提高工作效率和质量。

（二）材料数据库的发展

随着数据库的不断发展，数据库系统不断完善，出现了更多的形式，材料信息也更加丰富，以专家咨询系统和Web技术为基础的数据库系统也日渐成熟，信息可以实现共享，选材方式更加的灵活多样。

四、结语

选材的质量直接影响着机械工程的质量，我们要将累积的从业经验和现代科学结合起来，更加高效率、高质量的的做出材料的优选方案，实现既符合工程需求，又实现低成本投入的目标。

【参考文献】

[1]施平，于华，黎春.基于神经网络的注塑模具材料选择系统.哈尔滨工业大学学报，2001， 33（1）： 28-31.

[2]袁晓波，杨瑞成，陈华，等.工程材料选用方法研究现状及发展趋势.机械工程材料，2004，28（12）：  1-3.

[3]夏晴，殷国富，胡晓兵，等基于Web技术的工程材料数据库系统的开发阴.机械，2005， 32（4）： 55-57.