【正文】 ten under the circumstance of super strong force field ,temperature field ,electronic magic field and flow field ,and must have the functions of constructing special physical interface. However ,it is difficult for mon single substance material such as metal ,ceramic polymer ,etc. to have both high index of single property and excellent overall quality. Therefore we need to use certain material with new functions for key position[9 ] ,for instance ,multi dimension function gradient material with ultrahigh physical property ,multi dimension function gradient material with intelligence. For these reasons ,it is necessary to study basic law and mechanism of these kind of function material mentioned above ,for instance ,stress (strain) distribution function ,failure mechanism and design criteria of material under the circumstance of extraordinary physical field ,static (dynamic) stiffness and damping ,digitalization design and visualization design of processing system made of gradient function material ,etc ,so that the general 7 mechanics law of element which is under the circumstance of extraordinary physical field and made of anisotropy multi dimension gradient function material is obtained. Nowadays ,material processing science and technology is fing rapidly ahead. A forward looking study aiming at key technology problem of material processing machine will provide theory and technology reserve for manufacturing science and industry of 21st century. 8 材料制備機械設(shè)計理論中的新趨勢和新問題 王艾倫 ,段吉安 ,黃明輝 ,鐘 掘 (中南大學(xué)機電工程學(xué)院 ,湖南長沙 410083) 摘 要 : 在全面綜述材料制備機械技術(shù)及設(shè)備發(fā)展動態(tài)的基礎(chǔ)上 ,提出了研究領(lǐng)域的幾個新問題和發(fā)展方向 ,如通過 集成和融合現(xiàn)代相關(guān)前沿科學(xué)和技術(shù)，生產(chǎn)具有超常和特殊性能的新概念材料等 ,并進行了簡要分析和討論 . 關(guān)鍵詞 :界面 。制備機械 。原料及其處理過程已經(jīng)變成了推動人類進步不可缺的一部份。例如：神秘原料功能，半導(dǎo)體材料，原料能 量有吸力的材料，在航空領(lǐng)域中占有 70%份額的強力鋁合金4~5um的薄金屬片，用各向異性深沖壓金屬板在 1%以下；電子鋁箔與強耐熱鋁合金已經(jīng)被應(yīng)用到航空、宇宙及深海領(lǐng)域中，等等；在原料加工加工領(lǐng)域中不同的時間段里，材料重要發(fā)展趨勢就這樣形成了： （ 1）在特殊的物理領(lǐng)域里制造原料加工機械，是為了能有特殊的質(zhì)地結(jié)構(gòu)和輔助性的加工功能。 （ 2）突破傳統(tǒng)的物質(zhì)限制，將溶化、凝固、造型一體化，然后加熱得到具有特殊功能的原料，這樣就可以降低加工費用。 （ 3）原料加工處理正在向高速、重載和高精度在線控制方向上邁進。由于這些原因，原料加工機械設(shè)備設(shè)計理論將科學(xué)與技術(shù)相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域有機的結(jié)合起來設(shè)計生產(chǎn)一中新概念材料加工設(shè)備是可能的。例如：在高溫環(huán)境下能使那些高溫波或者脈沖以超過 104~106K/s的速度冷卻下來；將外表面的凝固、變形合成一體，然后在將超強接觸面應(yīng)力重新組合成新的分界面；融化的大金屬薄片的湍流；隨機的低頻率磁場用于金屬末加熱的微波、用 于大量凝固的超聲波等等都已經(jīng)被應(yīng)用了。例如：禁止在潤滑狀態(tài)下邊界上的搖晃；在特有的摩擦狀態(tài)下的抗震能力；有韌性的連接管的合力穩(wěn)定性和干擾穩(wěn)定性與軸相比更易驅(qū)動系統(tǒng)。例如：精確的在線監(jiān)測產(chǎn)品成型；在線監(jiān)測和在線調(diào)整產(chǎn)品品質(zhì)和器具還有在線控制金屬、塑膠成型的程序。簡而言之，擁有特別功能的新概念原料加工設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計和生產(chǎn)出來。 11 3．在特殊的物理領(lǐng)域和環(huán)境下金屬材料加工設(shè)備的問題和需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容 由于這些原因和以上提到的背景，如下的一些新的研究主題應(yīng)該被改進： 連接傳熱裝置和溫度應(yīng)力場的相界面 當(dāng)融化金屬處于液體和固體的臨界狀態(tài)時通過連續(xù)的變形和快速凝固，一種全新的微觀結(jié)構(gòu)可以被獲得。關(guān)于設(shè)計這個設(shè)備的基本理論問題是要學(xué)習(xí)核心傳動系統(tǒng)合能量轉(zhuǎn)化和建立數(shù)學(xué)模型。它們影響著材料加工設(shè)備抗摩擦裝置的成型。因此提出了以下的問題：機械裝置的噪聲可能在晃動的界面引起滑動摩擦、不穩(wěn) 定狀態(tài)；在高速、重載和邊界潤滑狀態(tài)下在光滑表面和旋轉(zhuǎn)式噴灌器之間的裝置抑制。 在高壓場條件下非線性接觸式機械裝置 在大范圍內(nèi)組建一個超強力壓力場是材料加工設(shè)備的一個基本功能。組建一個超強壓力場是最重要的特征之一，也是保衛(wèi)國家獨立最基本的裝備。在強 壓力場下設(shè)計過程中，將會涉及到設(shè)備的設(shè)計新理論，例如：非接觸式、非線性摩擦機構(gòu)。雖然，關(guān)于那些大尺寸的、不定的、靜止的結(jié)構(gòu)在真實空間中是自由變化的，但負荷分配規(guī)律是不能決定相容性條件。 12 耦合裝置和在材料加工系統(tǒng)中物理領(lǐng)域內(nèi)的穩(wěn)定性 隨著系統(tǒng)的功能越來越多元化；許多限制材料加工進度的傳統(tǒng)技術(shù)正在不斷的被改善；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸變得越來越復(fù)雜， 系統(tǒng)性能變得越來越好。另外，機電的耦合在處理系統(tǒng)中已經(jīng)超出了傳統(tǒng)的概念；例如，一些奇特的現(xiàn)象（微小的變化可以引起很大的變化）已經(jīng)出現(xiàn)；因此，滾筒操作的不穩(wěn)定性可能會導(dǎo)致混亂。因為在控制模型中多種交互作用的存在，根據(jù)退耦控制模型而建立綜合框架是必要的；精確的控制基于綜合技術(shù)。最優(yōu)化的材料加工技術(shù)和材料加工設(shè)備意味著實現(xiàn)實質(zhì)的仿真通過類似的設(shè)計和一致的設(shè)計是我們學(xué)習(xí)的主題。因此我們需要在重要部位采用具有新功能的原料；例如：尺度功能有傾向的材料是想當(dāng)可貴的。 今天，材料加工科學(xué)和技術(shù)正在快速的向前發(fā)展；把學(xué)習(xí)的目標瞄準材料加工設(shè)備的技術(shù)問題將會為 21世紀的制造業(yè)提供技