王紹剛

前言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，對機械工程材料的選擇也提出更高的要求。尤其機械工程材料的使用對工程整體質量有至關重要的影響，需要在實際選材過程中考慮多方面因素。本文主要對機械工程材料選擇方面的研究現狀以及選材過程中材料數據庫的應用進行探析。

機械工程材料在實際進行選擇過程中要求遵循一定原則與步驟，其過程極為復雜。然而以往選材方式大多以設計人員主觀經驗為主，很難提高材料利用效率并使材料構件使用壽命延長。這就要求現代材料選擇中需充分利用輔助選材手段如計算機技術等，并將材料的選擇納入成本考慮以及價值工程等內容中，為機械工程設計奠定堅實基礎。

一、機械工程材料選擇的主要研究現狀

（一）從構件失效抗力角度分析

材料失效抗力主要指構建自身是否具備抗磨損、抗變形等能力，通過對構件參量進行表征以避免構件材料在使用前便出現失效的狀況。以往失效抗力在研究過程中既需考慮到材料力學性能，也需構建相應的模型確定其在實際工況中的特性。如許多學者關于熱作模具鋼的失效分析過程中，通過測試材料壽命并分析模具壽命，得出模具設計選材的標準，其具體選材步驟主要體現在：①對用于零件成形的機械材料進行確定并結合模具使用條件，以此判斷選擇哪種模具以及具體抗力要求；②通過對模具時效形式的分析對抗力指標進行確定，選擇滿足指標標準的鋼種；③對滿足抗力指標要求且符合模具類型的鋼種確定的基礎上，判斷是否與首相抗力指標以及其他指標相吻合；④進行選材過程中還需考慮到材料的來源、經濟性以及是否便于生產管理等因素。這種選材方式的研究很大程度上為熱模具的選材奠定理論基礎。

（二）從綠色工程材料選擇方面

現代經濟高速發(fā)展的背景下，選材過程中不僅要求材料具有較高的性能，同時還將其與環(huán)境問題、資源使用方面連接在一起，由此產生綠色度概念。以往許多學者研究過程中對綠色度主要界定在材料的屬性、能耗情況、對環(huán)境的影響以及使用周期等方面，并在此基礎上提出“七點星形圖”的方式，能夠對材料綠色度進行評級，并跟評級結果確定材料的選擇。這種方式在環(huán)保工程材料選擇過程中可作為主要的參考依據。

（三）從注塑模具材料選擇方面

關于注塑模具材料的選擇，大多依靠注塑制品的相關指標，將滿足性能指標要求的材料從所有模具材料中選擇出來。以往研究過程中對其選材主要采用BP神經網絡方式，其結合材料選擇中的相關知識構建神經網絡系統(tǒng)。設計人員在神經網絡系統(tǒng)的應用下，無需大量查閱選材知識且不對人員經驗做出要求，材料傾向程度可直接通過系統(tǒng)給定的材料選定度進行反映，有利于確定最佳材料選擇方案。

（四）材料選擇中計算機系統(tǒng)的應用

在信息技術發(fā)展的今天，機械工程材料在選擇過程中充分利用計算機系統(tǒng)，常用的包括KBS系統(tǒng)或CES系統(tǒng)等，能夠幫助設計人員從所有材料中選擇滿足工程要求的材料，并利用多目標優(yōu)化的方式消除影響選材的因素。例如有學者在試驗實際過程中主要利用數字邏輯方式，并配合非線性函數的使用，這樣可分級規(guī)劃候選材料，優(yōu)選符合標準的材料。另外，從許多文獻中也可發(fā)現，在利用計算機系統(tǒng)的同時，也可融入模糊設計定量的方式，根據模糊數學理論綜合評判材料屬性。

（五）定量評價方式的應用

這種選材方式主要根據系統(tǒng)工程理論，使系統(tǒng)整體囊括所有局部問題并進行處理。在材料選擇過程中往往綜合評價材料的關鍵性質與次要性質，通過許多研究學者總結的如成本分析方式或目標函數方式等進行材料性能的確定。但需注意這種定量評價方式在應用過程中需考慮材料內部結構以及結構間的關系問題。

二、機械工程材料選擇中材料數據庫的應用分析

（一）材料數據庫的構成

材料數據庫的產生主要針對大量數據難以處理的問題而提出，使材料系統(tǒng)中利用數據庫技術能夠將材料物化性能、型號特征以及耐腐蝕特性等融入其中，并利用數據形式描述相關參數值的關系。該數據庫在構成方面主要體現在材料信息內容、商業(yè)信息以及生產應用三方面，使用中用戶只需將材料參數輸入其中便可將滿足條件的材料顯示出來。當前在材料數據庫研究方面已逐漸產生許多類型的材料數據庫，如耐磨料磨損、航空、冷沖模具以及金屬材料數據庫等。

（二）材料數據庫的現代研究發(fā)展

隨數據庫技術的快速發(fā)展，關于材料數據庫的研究也逐漸完善，出現專家咨詢系統(tǒng)以及以Web技術為基礎的數據庫系統(tǒng)。其中在專家咨詢系統(tǒng)方面，其將許多材料選擇信息融入其中，用戶在優(yōu)選過程中可根據給定的經驗公式進行材料選擇的推理與預測，如在研究過程中體現的合金設計系統(tǒng)，將元素信息、合金的信息以及經驗方程式等融入其中，只需按照操作系統(tǒng)步驟便可完成選材。而以Web技術為基礎的數據庫系統(tǒng)可使用戶直接在Internet中訪問材料數據，具有一定的數據信息共享特征，可使材料的優(yōu)選更為靈活。

結論

材料的優(yōu)選是保證機械工程設計與質量的重要前提。實際選擇過程中應充分結合以往研究的理論方法，并在此基礎上探究新的優(yōu)選方式，注重結合計算機系統(tǒng)與網絡技術，以定量選擇的方式取代傳統(tǒng)定型選擇方式，綜合判斷選材方案，以得出既符合工程要求，又可實現低成本目標的選材方案。

（作者單位：寧夏共享模具有限公司）