機(jī)電專業(yè)畢業(yè)論文-機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究現(xiàn)狀-在線瀏覽
2025-04-09 07:36本頁(yè)面
【正文】 及失效分析，包括分析零件的工作條件，零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算等。把所有的工程材料都當(dāng)作選擇對(duì)象，根據(jù)材料的性能要求進(jìn)行篩選。④最佳材料的決定。 從上述過(guò)程可看出，機(jī)械工程材料的選擇是十分重要的又是相當(dāng)復(fù)雜繁瑣的，以前的工程選材主要是依靠設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，或者是照搬本行業(yè)會(huì)出現(xiàn)材料性能不適合于工作要求出現(xiàn)大馬拉小車(chē)的情況。如何從多種可用的工程材料中，選擇一種性能較佳的材料越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者們的重視。 本文概述了近年來(lái)選材工作的研究進(jìn)展，并對(duì)此進(jìn)行了展望。文獻(xiàn) [4〕根據(jù)綜合影 響工程材料的 7 個(gè)綠色度要素，即材料供應(yīng)屬性、再生材料供應(yīng)的比例、環(huán)境影響、能耗水平、使用壽命、再循環(huán)屬性以及法規(guī)限制，提出了應(yīng)用“七點(diǎn)星形圖”來(lái)評(píng)價(jià)工程材料綠色度的思想方法。這個(gè)七點(diǎn)星形圖概括地反映了材料與自然資源、能源、環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)等的相互聯(lián)系和影響，形成了材料綠色度評(píng)價(jià) 多邊形， 多邊形面積小者綠色度好。②計(jì)算七點(diǎn)評(píng)價(jià)多邊形的當(dāng)量面積，以該當(dāng) 量面積的大小作為材料綠色度的指標(biāo)。 根據(jù)構(gòu)件失效抗力指標(biāo)進(jìn)行選材 失效抗力實(shí)質(zhì)上就是指 構(gòu)件材料在服役工況條件下宏觀、微觀范疇抵抗變形、磨損和斷裂的能力及與其他相關(guān)性能配合的能力，也是與材料實(shí)際承載能力有關(guān)的一些表征參量，即達(dá)到防止構(gòu)件早期失效的能力。因此對(duì)于機(jī)械構(gòu)件最薄弱環(huán)節(jié)的實(shí)際有效性能即抵抗失效的能力的研究是重要的，由于材料的內(nèi)因和服役條件的外因的影響，往往不一定與標(biāo)準(zhǔn)試樣在特定條件下測(cè)得的數(shù)據(jù)相機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究現(xiàn)狀 3 一致。若離開(kāi)構(gòu)件服役條件及材料 性能的要求來(lái)選材就缺乏明確的針對(duì)性。 在已知成形零件的類(lèi)型、模具類(lèi)型或模具失效形式的條件下，模具設(shè)計(jì)選材的步驟如下所述。 (2)根據(jù)模具失效形式?jīng)Q定該模具的主要抗力指標(biāo)，并選擇性能測(cè)試結(jié)果能達(dá)到該項(xiàng)性能指標(biāo)的鋼種列為候選鋼種，然后，再根據(jù)能滿足其余指標(biāo)的情況依次進(jìn)行選材的篩選。 (4)選材時(shí)，還需根據(jù)材料來(lái)源、生產(chǎn)管理方便，以及經(jīng)濟(jì)性等綜合考慮抉擇。 顯然，這種采用失效抗力指標(biāo)進(jìn)行選材方法，對(duì)變革模具選材的傳統(tǒng)習(xí)慣，使熱模具選材向科學(xué)化、量值化轉(zhuǎn)變開(kāi)創(chuàng)了范例，奠定了基礎(chǔ)。選材過(guò)程可以抽象成從注塑制品的性能指標(biāo)到模具材料集合的一個(gè)映射。文獻(xiàn) [6]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和聯(lián)想能力通過(guò)構(gòu)建和訓(xùn)練一個(gè)相應(yīng)的 3 層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立和存儲(chǔ)反映注射模具選材所需的全面和完整的選材知識(shí)，從而建立了一個(gè)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的材料選擇系統(tǒng)。該選材系統(tǒng)對(duì)候選材料的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)作了較系統(tǒng)的整理，吸收了大量的選材知識(shí)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)可以避免大量地查閱手冊(cè)機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究現(xiàn)狀 4 方面的工作，對(duì)設(shè)計(jì)人員的選材經(jīng)驗(yàn)要求較低。 價(jià)值工程法選材 選材的三個(gè)基本原則 :使用性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性能原則，它們是辨證的統(tǒng)一體。文獻(xiàn) [7]運(yùn)用價(jià)值工程的基本原理，從系統(tǒng)論角度討論了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品價(jià)值選 材的基本要素與過(guò)程，分析了材料選擇對(duì)產(chǎn)品功能和壽命周期成本的影響，最后給出了價(jià)值選材的應(yīng)用事例。文獻(xiàn) [8]按照價(jià)值工程的原理對(duì)機(jī)械零件的材料和熱處理方案作出了合理的選擇，兼顧了使用性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面的要求，同時(shí)舉了對(duì)有 4 種備選材料的某化工容器進(jìn)行選材的實(shí)例。 計(jì)算機(jī)輔助材料選擇系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助材料選擇 系統(tǒng)主要有 CES (Cambridge engineering selector)系統(tǒng)、 KBS(Knowledgebased systems)等 [9]。并采用多目標(biāo)優(yōu)化方法來(lái)解決材料選擇中各個(gè)選擇因素相互矛盾的問(wèn)題。文獻(xiàn) [12]為圓形組件設(shè)計(jì)了一套基于計(jì)算機(jī)的工具選擇綜合管理系統(tǒng)。文獻(xiàn)〔 13〕在權(quán)重分析法的基礎(chǔ)上采用了非線性函數(shù)與改進(jìn)的數(shù)字邏輯相結(jié)合的方法對(duì)候選的材料屬性進(jìn)行分級(jí)規(guī)劃，從而優(yōu)選出合適的材料。 材料選擇圖和材料選擇矩陣 機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行零件選材時(shí)，要考慮的一個(gè)主要問(wèn)題是材料的性能是否滿足工作要求，材料的性能又是多種多樣的，如材料的力學(xué)性能、加工工藝性能等。把這些選擇因子及它們的相對(duì)重要性做成如圖 3 所示的材料選擇圖，材料選擇矩陣為 機(jī)械工程材料優(yōu)選方法的研究現(xiàn)狀 6 通過(guò)計(jì)算對(duì)材料的性質(zhì)進(jìn)行定量的綜合評(píng)價(jià)達(dá)到選材的目的。遇到的問(wèn)題通常是外延不分明的概念，比如所選材料的強(qiáng)度有較高、中等、較低之分。文獻(xiàn) [15]將模糊數(shù)學(xué)的理 論知識(shí)、分析方法與人工智能基本理論相結(jié)合，應(yīng)用模糊變化原理和最大隸屬度原則對(duì)材料進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，并借助于計(jì)算機(jī)完成機(jī)械工程材料的選擇，從而使材料選擇更為科學(xué)、更為簡(jiǎn)單。運(yùn)用模糊綜合評(píng)判進(jìn)行定量選材的方法、步驟如下 :確定評(píng)價(jià)對(duì)象集 確立評(píng)價(jià)因素集 建立一級(jí)評(píng)判矩陣 建立權(quán)重集 進(jìn)行一級(jí)模糊綜合評(píng)判 二級(jí)模糊綜合評(píng)判。選材的定量評(píng)價(jià)方法，可以從材料的關(guān)鍵性質(zhì)著手，然后繼續(xù)評(píng)價(jià)次要性質(zhì) 。常用的工程定量選材方法 [16]有星形輪廓模型法和統(tǒng)計(jì)數(shù)量化綜合法、成本分析法、價(jià)值工程法和目標(biāo)函數(shù)法等。成 本分析法計(jì)算性能與成本的比值，即通常 所說(shuō)的性價(jià)比，此方法對(duì)選材的成本因素可以作全面而定量的分析。價(jià)值工程是指改進(jìn)產(chǎn)品功能和降低成本的一整套活動(dòng)，價(jià)值工程研究以最低的成本來(lái)獲得必要的功能，從而提高產(chǎn)品的價(jià)值，取得最佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)用范圍很廣。因此對(duì)于一個(gè)工程問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)選材，確定
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