第一篇：汽車安全氣囊技術及其發展趨勢分析

汽車安全氣囊技術及其發展趨勢

【摘要】本文簡述了汽車安全氣囊的發展過程，在探討安全氣囊基本原理、種類和國外應用現狀的基礎上，對國內安全氣囊應用現狀和發展特征進行分析，并提出了現有的問題和解決方法，最后介紹了汽車安全氣囊的近年的技術進步和發展前景。【關鍵詞】安全氣囊；發展；技術進步；汽車 汽車安全氣囊的發展概況

1．1國外安全氣囊的發展概況

1953年8月18日, 美國人約翰赫特里特獲得了“汽車緩沖安全裝置”的美國專利。他在1952年的一次事故后, 萌發了設計撞車安全裝置的想法。在一次事故中,他為躲避一個障礙物而猛打方向盤,并進行制動,他和妻子都用手臂本能地保護坐在前座中間位置上的女兒。這次事故后他意識到必須有一個更好的裝置來保護乘員,兩周之后他繪好了設計圖紙交給了代理人,這份圖紙確定了今天安全氣囊的雛型。但是,由于當時技術水平的限制,還不能完全把這種想法或專利付諸實施。后來,德國默謝臺斯公司開始實現這種設想,它在自己生產的部分汽車上安裝了安全氣囊。而美國通用汽車公司首先采用現代氣囊系統。從1985 年起,在全部供應美國市場的汽車上都安裝了這種安全系統。隨后,又出現了第一個保護駕駛員旁前排座乘員頭部的氣囊[2]。

最初出現的安全氣囊，在今天看來是過于簡單:正面裝有傳感器，只有正駕駛位享有安全氣囊，而副駕駛位對于來自側面的碰撞，則束手無策。當美國參議院通過公路死傷減少條例，確認了安全氣囊的作用后，美國政府規定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座均應裝備安全氣囊，另外，還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊。

近十年來，雙氣囊已取代了單氣囊，而且最新一代的智能安全氣囊采用雙級控制，即:如果碰撞強度低，則氣囊只充氣到總量的百分之七十，若碰撞的強度高，安全氣囊則完全膨脹。當前世界上開發、生產汽車安全氣囊較為成熟的國家有美國、德國、日本。目前國外生產的中高級轎車，大多數有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在許多豪華汽車配置中，安全氣囊技術被大量采用，有正面，有側面，數量也由最初的一、二個，增加到八個甚至十個[3]。

1.2 國外安全氣囊市場現狀

全球各地區的氣囊市場發展情況、發展程度不同。例如，北美、西歐、日本氣囊市場已比較成熟，而巴西氣囊的裝配率還不到1/3。另外，正面碰撞氣囊基本普及，而其在側撞、滾翻、行人保護和兒童乘員保護方面的應用則是新的研究方向［12－16］[4]。在歐洲，奧托立夫公司是主要的安全氣囊供應商。在前駕駛員座、前乘客座、側面和側面簾狀安全氣囊市場占有率達40％～55％,其最大的客戶是福特汽車集團，其次為雷諾、日產和其他的日本汽車制造商。除歐洲外，日本安全氣囊龍頭為高田公司（包括在德國的高田公司）和豐田的成員組織Toyoda Gosei。德國高田公司的主要客戶有通用汽車、寶馬、本田和戴姆勒·克萊斯勒。在美國，安全氣囊領域的主要供應商為天合和德爾福，天合的客戶為豐田、大眾、戴·克、福特和通用等。天合在北美的市場份額為25％左右，德爾福在北美的市場份額為20％左右。

2.1 國內安全氣囊應用現狀 2.1.1 國內安全氣囊的發展概況

在我國, 汽車安全氣囊的起步較晚, 開始于九十年代。主要生產廠家: 石家莊久樂汽車安全設備公司、錦州錦恒汽車安全系統股份有限公司、錦州和昌汽車安全氣囊有限公司、廣東省珠海市生生赫達有限公司與西安慶華電器制造廠等等。

我國最早研究開發汽車安全氣囊企業之一:家莊久樂汽車安全設備有限公司,現已形成年產A型（駕駛位)、B 型（副駕駛位)安全氣囊10萬套的生產能力。石家莊久樂汽車安全設備有限公司開發、生產的久樂安全氣囊, 采用了復式點火裝置的智能電子式+機械式,更加提高了安全氣囊的可靠性。久樂氣囊獨具黑匣子記憶功能,即可對撞車事故記錄分析,并具有自檢即安全氣囊性能檢查、計算機通訊等功能。其各項性能指標已基本達到國際先進水平。1996年底組建的錦恒汽車安全系統股份有限公司,近三年來先后與同行業領先的美國BREED公司、德國西門子約束系統公司和一汽集團長春汽車研究所等進行合作,并投資2500 萬元人民幣引進了美國BREED公司兩條模塊生產線,建成了具有世界先進水平的產品研發中心。目前，這家公司已開發了與富康系列轎車相匹配的單側式安全氣囊、與紅旗系列轎車相匹配的雙側安全氣囊等產品。投資1.5億元人民幣的二期技術改造工程已于2000 年9 月份開始。目前已達到單班年產三十萬套安全氣囊的生產規模, 是中國規模最大的汽車安全氣囊生產基地。

錦州和昌汽車安全氣囊有限公司是遼寧和昌汽車安全氣囊集團的核心企業,是目前國內集汽車安全氣囊科研、設計、生產、經營為一體的高新技術企業。和昌公司擁有過億元總資產、8項安全氣囊方面的專利技術和一批國家級專家。近期由該公司和清華大學聯合開發的HCQ-2型數字化汽車安全氣囊智能控制器,通過了國家機械局的鑒定,被稱為是涉及到實車碰撞理論、神經元、模糊數學以及實用數學等學科知識的、具有國際先進水平的產品。該公司還相繼用桑塔納、夏利、廣東宏遠大吉普車、山東榮城大吉普車、北京中華子彈頭、富康、奧迪、紅旗、北京吉普車等20幾種車型與和昌氣囊進行匹配,完成了實車、臺車碰撞試驗,試驗規范和試驗結果均符合美國FMVSS208和歐洲EEC和ECE標準[6]。

2.1.2 國內安全氣囊市場現狀

我國安全氣囊市場連年增長，但增長速度趨緩。據汽車工業年鑒相關資料數據，2007年中國汽車銷售879.5萬輛，2008年汽車產銷量突破900萬，2009年突破1000萬輛，2010 年汽車銷售規模將達到1263萬輛。與此相對應，2005年，我國安全氣囊市場需求量為440萬套，2006年汽車安全氣囊氣市場需求量為528萬套，2007年汽車安全氣囊氣市場需求量為968 萬套,到2010年我國安全氣囊總需求量將達到2060萬套。分析認為，我國安全氣囊市場增長趨緩的原因主要有兩個:一是我國汽車總量增長減緩的影響；二是我國安全氣囊的普及率提高很快，普及增長的市場效果在迅速減退。2000年，我國平均每輛轎車安全氣囊只有0.07個，2001年0.40個，2002年1.20個，2004年1.69個。目前，我國在中高檔轎車上基本普及了安全氣囊。今后我國安裝氣囊市場需求的增長，一靠汽車產量增長拉動，二靠單輛轎車安全氣囊應用數量的增長。因此，我國安全氣囊增速放緩是必然趨勢[7]。

[5]

我國安全氣囊國產化穩步提高。我國汽車安全氣囊產業發展的一個可喜變化就是國產化率的不斷提高。2001年我國安全氣囊的國產化率只有8.8％，到2005年我國安全氣囊的國產化率已達到58．0％,4年間增長了5.6倍。

雖然近年我國汽車安全氣囊的國產化程度在進一步提高，但在安全氣囊核心技術方面主要還是靠引進國外技術，包括少數在安全氣囊業務上做得比較成功的汽車電子公司也是如此。進口持續減少，出口形勢喜人。安全氣囊進出口市場高速增長，截止2007年12月末，累計進口數量為1432萬套，進口金額為33452萬美元；安全氣囊出口1419萬套，出口金額為19226萬美元。2000年我國安全氣囊裝置進口3.1萬套，2004年我國安全氣囊裝置進口達到最高峰，當年進口178萬套，用匯1.57億美元。此后，安全氣囊裝置的進口開始減少，2006 年進口151萬套，用匯1.25億美元。從增長速度來看，在經歷2001年的800％的增長高峰后，就開始迅速下降，到2004 年增長速度只有12.8％。2005 年，我國安全氣囊裝置進口形勢又出現了新變化:進口數量和金額出現同比負增長。2005年，我國安全氣囊裝置進口數量、金額分別為167.8萬套、1.41億美元，同比增長分別為－5.74％、－10.3％。在進口數量不斷減少的同時，安全氣囊進口的平均單價也在逐年下滑。2000年，我國平均每套安全氣囊裝置的進口價格為123 美元，到2009 年時價格已經下雖然我國安全氣囊出口逐年增大，但產品大多為國外關鍵部件組裝產品。在金融危機下外資企業看好中國市場潛力，更加大了市場開發力度。因此，提高國內企業的生產能力與研發水平刻不容緩。

平均安裝個數下降，市場潛力巨大。我國汽車安全氣囊的市場需求容量近年來在高位增長，但平均每輛車應用安全氣囊的數量卻有所減少。2004年奧爾威咨詢統計了234．8萬輛乘用車，應用安全氣囊的數量是391萬個，平均每輛車應用1.67個；2006年奧爾威咨詢統計了556 萬輛乘用車，應用安全氣囊的數量是777萬個，平均每輛車應用1.39個。2006 年與2004 年相比，平均安全氣囊的應用數量反而減少了16.8％。奧爾威咨詢分析認為，我國汽車安全氣囊市場之所以出現“總量上升、個量下降”的現象，是與我國經濟型轎車產量在近年的比重上升有關。奧爾威咨詢粗略統計了我國生產經濟型轎車的主要企業——天津一汽夏利、奇瑞汽車、浙江吉利、重慶長安鈴木、哈飛汽車、昌河汽車、通用五菱、比亞迪汽車8家企業2004年和2006年產量，統計結果顯示:2004年上述8家企業汽車產量合計為49.2萬輛，占基本型乘用車總量的22.1％；2006年，這8家企業的產量合計為103.3萬輛，占基本型乘用車總量的26.7％，比重增加了4.6個百分點?？傮w看來，我國“排量≤1.6 L 基本型乘用車”產量占全國基本型乘用車產量的比重，2004年為52.9％，2006年為62.7％，2年間增10個百分點。由于我國經濟型轎車市場價格競爭激烈，廠家對標配安全氣囊這種成本比重高的零部件態度謹慎，一些價格非常低的車型多數不裝安全氣囊或者選裝安全氣囊，即使是標配的也以標配1個安全氣囊的車型占大多數。由此可見，2004 年后，由于我國不帶安全氣囊或者安裝氣囊數量不多的經濟型轎車比重的增加，導致了我國平均每輛車應用安全氣囊數量的減少[8][9]。安全氣囊的存在的問題和解決的方法

2.4 外置安全氣囊的發展

在發動機罩和擋風玻璃之間的接合部位,富康(Volvo)還安裝了一只外置式安全氣囊, 用于防止受害人的頭部撞到了擋風玻璃和前支柱上。此安全氣囊是由一個安裝在發動機罩前部的傳感器激活的。當它被激活后,它的膨脹狀態能夠持續數秒之久,以便增強防護功效。膨脹的安全氣囊只能遮蓋擋風玻璃的下部,而且不會對駕駛員的視野有礙[15]。汽車安全氣囊的發展的趨勢

未來安全氣囊技術的發展趨勢, 將主要朝著以下幾個方向發展: 3.1 智能化

隨著電子信息技術的飛速發展,形形色色的智能技術在汽車上得到推廣應用,智能化安全氣囊就是其中之一。它是在普通安全氣囊的基礎上增設傳感器和與之相配套的計算機軟件而制成。其重量傳感器能根據重量感知乘客是大人還是兒童,其紅外線傳感器能根據熱量探測座椅上是人還是物,其超聲波傳感器能探明乘員的存在和位置等[16]。計算機軟件則能根據乘客的身體、體重、所處位置和是否系安全帶以及汽車碰撞速度及撞擊程度等,及時調整氣囊的膨脹時機、速度和程度,使安全氣囊對乘客提供最合理有效的保護。這種氣囊系統能夠在汽車碰撞的一瞬間，根據碰撞條件和乘員狀況來調節氣囊的工作性能。它解決了安全氣囊膨脹過快而對乘客造成的擠壓傷害問題。杰戈娃汽車公司生產的轎車座椅上還裝有一種德爾福傳感器公司開發的乘客體重傳感器和一個皮帶扣夾張緊傳感器, 可以指示乘客的體重和身材。這種傳感器還可以指示出乘客是否使用了安全帶。整個傳感器系統將由神經網絡控制。為保證精確地確定乘客的位置,采用了4個超聲波傳感器: 來自這些傳感器的信息輸送給神經網絡, 然后計算出乘客的體重和位置、衣服穿戴的類型等。還能確定他們的精確位置, 身體向后仰還是向前傾。控制系統和傳統的進行數字信號處理的微處理器結合使用。該系統提供兩種膨脹的速度, 采用了TRW 公司開發的2 級安全氣囊充氣裝置，由控制系統決定是否起動安全氣囊。例如, 如果乘客的身驅支靠著儀表板，則不啟動安全氣囊[17][18]。如果需要展開安全氣囊，一級和二級充氣裝置都將啟動。這種新安全氣囊的其中一個優點, 是比普通氣囊展開的次數少。3.2 綠色環保化

目前汽車安全氣囊中普遍使用了迭氮化鈉(NaN3)。從環保和人體健康角度講,迭氮化鈉是一種有毒物質,其毒性是砷的近30倍。此外,從安全角度講,迭氮化鈉在被激活后釋放的氣體沖起氣囊的同時,還會生成固態的鈉,鈉的化學性質非?；顫?特別是在與水接觸時可以直接燃燒[19]。

因而,避免使用有潛在危險和有毒性的含鈉物質,采用新型氣體發生技術,使之符合環境保護的要求,是汽車安全氣囊發展的一個方向。如TRW公司采用非疊氮化合物的推進劑作動力, 替代了原來安全氣囊所用的固體氮化合物；有采用空氣和氫的混合物的安全氣囊,氫燃燒后產生的熱氣體,能以很快的速度充滿安全氣囊；也有其他采用氦氣其膨脹的新型安全氣囊系統。另外,最近法國地區發展規劃和環境部建議，抓緊對汽車安全氣囊進行技術改造, 今后,車輛安全氣囊中的迭氮化鈉將由推進劑代替,避免使用存在潛在危險和有毒性的含鈉物質。而推進劑是火箭所使用的燃料,在特定條件下,它可以釋放出強大的能量[20]。

3.3 虛擬技術化

采用計算機模擬的“虛擬技術”方式替代轎車實物碰撞

[21]

。它由一臺超級計算機進行“虛擬試驗”,從而一方面減少人力、物力、財力的消耗；另一方面也加快了產品的開發周期。超級計算機位于一間配有精密氣候調控系統的機房中,進行模擬碰撞試驗時,一方面測算轎車的設計對減少駕駛員和乘客受傷的風險能起多少作用,另一方面研究轎車受撞變形的方式,以及安全帶和安全氣囊之類防護系統應如何設計,才能達到最佳的防護效果。而各種運算都是以現實交通中發生的同類事故為依據進行的3.4 小型、輕型化

安全氣囊總成將采用體積小的新型氣體發生器,它采用壓縮氣體的混合式氣體發生器及采用有機氣體的純氣體式氣體發生器。另外,安全氣囊作為一個高度集成化的系統和模塊, 德爾福傳感器公司將推出了世界上最小的安全氣囊模塊,使方向盤既美觀簡潔,又有足夠的空間來集成更多的控制系統。德爾福的技術可以提供高度緊湊型的乘員正面保護安全氣囊, 而且氣囊系統的蓋板與方向盤的接縫非常細小,幾乎看不出來；安裝的位置也比較獨特,且方向盤看上去更漂亮[23]。3.5 保護全方位化

安全氣囊不再僅局限于保護駕駛員與前座乘員?，F代汽車還將采用了窗簾一般的側氣囊, 這樣即使是側面被撞,車內乘員的安全也能得到充分的保證。如:側翼氣囊,它是置于車門兩側及車頂的氣囊裝置。來自側翼撞擊的力量必須足夠大時才能觸發氣囊充氣,僅是踢踹或撞擊產生的能量還不足以造成氣囊裝置的觸發。當側面撞擊發生時,撞擊力雖被分散,但還有一部分由車門傳至裝有傳感器的座椅上,就在門與傳感器接觸的剎那,火焰推動兩個氣體發生器,以高達每秒2000 米的速度,差不多是七倍的音速為氣囊充滿氮氣。它還可以在撞擊發生的關鍵瞬間,自始至終地保護著人體的上身[24][25]。

[22]

。結束語

綜上所述，現代汽車安全氣囊產品的發展，應該符合新時代科技發展的要求, 應該最大限度的滿足人們對它的要求, 從而充分體現出汽車的安全、舒適、方便、快捷等優越性能，向著全方位保護、智能化、綠色環保等方面發展。

參考文獻

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第二篇：汽車安全氣囊的使用保養注意事項

安全氣囊，顧名思義是保障駕車人和乘客安全的，安全駕駛中，安全氣囊是不會起作用的，一旦發生緊急情況尤其是正面碰撞，它就會起到保證您生命安全的作用。所以，了解和細心維修愛車的安全氣囊也是您不可忽視的一件事。關于安全氣囊可以看看新干線商城汽修師傅怎么說。

首先，安全氣囊是一次性產品。在碰撞引爆后，安全氣囊就不再具有保護能力，而須送回維修廠家重新更換一個新的氣囊。因車型不同，安全氣囊的價格也不相同。重新安裝一套新氣囊包括感應系統和電腦控制器，大致需要5000元到1萬元左右。

其次，不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品。因為氣囊會在緊急狀況下引爆，所以不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，以防引爆時被氣囊拋射出去而傷害乘員。另外，在室內安裝CD、收音機等附件時，要遵守廠家的規定，不要隨意修改屬于安全氣囊系統范圍內的零件和線路，以免影響氣囊正常工作

第三，兒童使用氣囊時更要注意。目前很多氣囊都是針對成年人設計的，包括氣囊在車內的位置、高度等。氣囊在充氣時，可能給前排兒童造成傷害。建議把兒童安排在后排中間位置并固定好。

最后，注意安全氣囊的日常維修。車輛的儀表盤上裝有安全氣囊的指示燈，在正常情況下，點火開關轉到ACC位置或者ON位置時，警告燈會亮大約四五秒鐘進行自檢，然后熄滅。若警告燈一直亮著，則表明安全氣囊系統有故障，應立即維修，以免出現氣囊失靈或誤彈出的情況。

第三篇：先進刀具技術現狀分析及發展趨勢

先進刀具技術現狀分析及發展趨勢

鋼市低迷不改 鋼鐵原材料市場延續弱勢1-8月份桐廬蜂產品原料抽檢合格率100%為戶外而生 耳神探險者ER151幾大優勢遼寧山推開展道路機械產品專項培訓(圖)十二五天津節能減排綜合工作實施方案解析濰柴控股集團動能公司進入“高考月”進口葡萄酒：超越價格與跟風的競爭贏創決定將美白炭黑產能提至2.2萬噸廣東LED出口遭“圍剿”2月19日綏芬河開元經貿氯化鉀行情動態新能源車將減免購置稅 政府補貼改為直減2012中國水性木器涂料現場涂裝大賽結果揭曉外國朋友考察福鼎茶業生產先進技術2013匯堅國際·太湖國際裝備制造業博覽會周五開幕7月16日湖北天舜化工磷酸一銨產銷動態央視新址修幕墻大換裝8月21日鋁業市場新聞簡要寧波市智慧物流專項扶持政策出臺

進入21世紀以來，隨著制造技術的全球化趨勢，制造業的競爭也越來越激烈。在由機床、刀具、夾具和工件組成的切削加工工藝系統中，刀具是最活躍的因素。因此在高速加工技術廣泛應用于生產的今天，高性能刀具越來越受到重視并大量取代傳統刀具。雖然高性能刀具與傳統刀具相比價格昂貴，甚至是傳統刀具的10倍，但是使用高性能刀具仍然可以有效地降低生產成本[1]。

刀具材料、幾何參數及其結構是高性能刀具設計制造最重要的關鍵技術。目前，先進刀具發展迅速，各種專用高性能刀具不斷推陳出新。在刀具材料方面，超細晶粒硬質合金刀具和超硬材料刀具獲得了廣泛運用；在涂層方面，多層梯度復合涂層和高強度耐熱納米涂層也得到了長足的發展，并在航空航天、汽車船舶等領域得到應用；在刀具結構方面，將朝可轉位、多功能、專用復合刀具和模塊式方向發展。

刀具材料的最新進展

近年來，世界各工業發達國家都在致力于開發與高速、高效、高質切削加工相匹配的先進切削刀具材料[2]。刀具材料對刀具壽命、加工效率、加工質量和加工成本等影響很大。刀具切削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用，因此刀具材料必須具備如下一些基本性能：硬度高，即刀具材料的硬度必須高于被加工材料；高的強度和韌性，刀具切削部分的材料在切削時要受到很大的切削力和沖擊力，因此刀具材料必須要有足夠的強度和韌性；耐磨性和耐熱性好，一般來說，刀具材料硬度越高，耐磨性也就越好，同時刀具的耐磨性和耐熱性有著密切的關系；導熱性好，導熱性越好，就能降低切削部分的溫度，從而減輕刀具磨損；工藝性和經濟性好[3-5]。

(1)新型高速鋼。

高速鋼(HSS)是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼。雖然目前可供使用的刀具材料品種較多，但由于高速鋼在強度、韌性、熱硬性、工藝性，特別是鋒利性(刀尖半徑可達12~15μm)等方面具有優良的綜合性能，因此在切削某些難加工材料以及在復雜刀具(尤其是切齒刀具、拉刀和立銑刀等)制造中仍占有較大比重[6]。

(2)新型細晶粒和超細晶粒硬質合金。

硬質合金是高硬度、難熔的金屬化合物(主要是WC，TiC等，又稱為高溫碳化物)微米級的粉末，用鈷或鎳等金屬做粘結劑燒結成的粉末冶金制品。硬質合金是當前切削領域中應用最廣泛的切削刀具材料，切削效率大約為高速鋼的5~10倍。全世界硬質合金的產量增長極快，新材料、新牌號的硬質合金刀具不斷出現，在全部刀具中的比重越來越大。但其工藝性差，用于復雜刀具尚受到很大的限制。

細晶粒(1～0.5μm)和超細晶粒(小于0.5μm)硬質合金材料及整體硬質合金刀具的開發，使硬質合金的抗彎強度大大提高，可替代高速鋼用于制造小規模鉆頭、立銑刀、絲錐等量大面廣的通用刀具，其切削速度和刀具壽命遠超過高速鋼。整體硬質合金刀具的使用可使原來采用高速鋼的大部分應用領域的切削效率顯著提高。為提高硬質合金的韌性，通常采取增加Co含量的方法，由此引起的硬度降低現在可通過細化晶粒得到補償，并可使硬質合金的抗彎強度提高到4.3GPa，已達到并超過普通高速鋼的抗彎強度。細晶粒硬質合金的另一優點是刀具刃口鋒利，尤其適合高速切削粘而韌的材料[5]。

(3)超硬刀具。

所謂超硬刀具材料是指人造金剛石和立方氮化硼，以及用這些粉末與結合劑燒結而成的聚金剛石和聚晶立方氮化硼。由于超硬刀具具有比硬質合金更優良的耐磨性，能夠適應更高的切削速度，已成為高速切削的主要刀具材料，更為重要的是能夠滿足難加工材料的切削需要。因此超硬刀具材料已經在整個切削加工領域中起到越來越重要的作用。

金剛石是碳的同素異形體，分為天然金剛石和人造金剛石(PCD)兩種。PCD是在高溫、高壓和催化劑作用下，由石墨轉化而成的。金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性，擁有鋒利的切削刃和良好的導熱性能，同時PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中不易在刀尖上產生積屑瘤。目前，PCD刀具主要運用在以下兩個方面[2,5]：a.難加工有色金屬及其合金，如用PCD刀具加工硅鋁合金時，刀具壽命可達硬質合金的50~200倍；b.難加工非金屬材料，PCD刀具非常適合于石材、硬質碳、碳纖維增強塑料和人造板材等難加工非金屬材料的加工[6]。因此，可以說金剛石刀具是精密加工有色金屬及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金屬材料最佳的刀具。

但是金剛石的熱穩定性較低，切削溫度超過700~800℃時，就會完全失去其硬度。另外，金剛石中的碳和鐵具有很強的親和力，在高溫高壓下，鐵原子與碳原子發生相互作用，導致金剛石石墨化，從而使刀具極容易發生磨損。因此，金剛石刀具一般不用來加工鋼鐵等材料。

繼美國GE公司于1957年首次合成立方氮化硼之后，在高溫高壓條件下將立方氮化硼聚合在硬質合金上，得到了復合結構的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶燒結塊和復合刀片兩種，能在較高切削速度下加工淬硬鋼及鑄鐵，以車代磨，并可高速切削部分高溫合金，加工精度高，表面粗糙度相當低，而且立方氮化硼還適宜加工各種淬硬鋼、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蝕的熱噴涂(焊)件材料，釩鈦鑄鐵、冷硬鑄鐵等耐磨類鑄鐵，鈦合金材料等[2]。

(4)陶瓷材料。

陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學性能，與金屬的親和力小，不易與金屬產生粘結，并且化學穩定性好。因此，陶瓷刀具可以加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基兩大類，加入各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能，還可通過顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機理的協同作用提高其斷裂韌性[7-9]。

目前，國產的一些晶須增韌陶瓷、梯度功能陶瓷等產品已達到國外同類刀片的性能，有的還優于國外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化鋁、氧化硅等在地殼中含量豐富，對節省貴重金屬也具有重要的意義。陶瓷刀具主要應用于難加工材料的高速加工。國際上已經將陶瓷材料刀具視為進一步提高生產率的最有希望的刀具之一[10-11]。

刀具涂層的最新進展

在相對較軟的刀具基體上涂覆一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂層刀具，是切削刀具發展的一次革命。涂層刀具與未涂層刀具相比，具有明顯的優越性：顯著降低摩擦系數，改善刀具表面的摩擦學性能和排屑能力；顯著提高耐磨性和抗沖擊韌性，改善刀具的切削性能，提高加工效率和刀具壽命；提高刀具表面抗氧化性能，使刀具可以承受更高的切削熱，有利于提高切削速度及加工效率，并擴大了干切削的應用范圍。在先進制造業中，80%以上的硬質合金刀具及高性能高速鋼刀具都采用了表面涂層技術，而CNC機床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具[2-5]。

刀具涂層技術自從問世以來，對刀具技術的改善和加工技術起到了越來越重要的作用，已經成為現代刀具的標志。涂層刀具是通過在韌性較好的硬質合金基體或高速鋼基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的，使刀具性能發生了巨大的變化。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等，其中TiC的硬度比TiN高，抗磨損性能更好。對硬質合金，一般采用化學氣相沉積法(CVD)，層積溫度為1000℃；而對高速鋼刀具，一般采用物理氣相沉積法(PVD)，層積溫度在500℃左右[2]。

隨著涂層工藝的日益成熟和不斷發展，從開始的單一涂層，進入到開發多元、多層、梯度、納米涂層的新階段。就目前PVD技術的發展狀況，涂層薄膜結構大體可以分為單一涂層、復合涂層、梯度涂層、多層涂層、納米多層涂層、納米復合結構涂層[3]。

復合涂層是由各種不同功能或特性的涂層薄膜組成的結構，也稱為復合涂層結構膜，其典型涂層為目前的硬涂層加軟涂層，每層薄膜各具不同的特征，從而使涂層具有更好的綜合性能[12-14]。

梯度涂層是指涂層成分沿著薄膜生長方向逐步變化，這種變化可以是化合物各元素比例的變化，如TiAlCN中Ti、Al含量的變化，也可以由一種化合物逐漸過渡到另一種化合物，如CrN逐漸過渡到CBC碳基涂層[15]。

多層涂層由多種性能各異的薄膜疊加而成，每層膜化學組成基本恒定。目前在實際應用中多有2種不同膜組成，由于所采用的工藝存在差異，各膜層的尺寸也不盡相同，通常由十幾層薄膜組成，每層薄膜尺寸大于幾十納米，最具代表性的有AlN+TiN、TiAlN+TiN涂層等。與單層涂層相比，多層涂層可有效改善涂層組織狀況，抑制粗大晶粒組織生長[16]。

納米多層涂層結構與多層涂層類似，只是各層薄膜的尺寸為納米數量級，又可稱為超顯微結構。理論研究證實在納米調制周期內(幾納米至幾十納米)，與傳統的單層膜或普通多層膜相比，此類薄膜具有超硬度、超模量效應，其顯微硬度預計可以超過40GPa，并且在相當高的溫度下，薄膜仍可保留非常高的硬度。

正因為涂層刀具既有硬度很高、化學穩定性好、摩擦系數小的表層，不易產生擴散磨損，同時又有基體的韌性，因而切削力、切削溫度都較低，能夠顯著提高刀具的切削性能。因此,涂層刀具已成為現代切削刀具的主流，西方工業發達國家使用的涂層刀具占可轉位刀片的比例已由20世紀80年代的26%上升到目前的90%，新型數控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂滿和美國肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達85%以上；美國數控機床上使用的硬質合金涂層刀片的比例為80%；瑞典和德國車削用的涂層刀具都在70%以上[3,15]。我國涂層刀具起步晚，但進步快,其涂層網點遍布全國。有不少城市都有自己的涂層中心，并承接對外加工業務。我國從1970年代初就開始進行CVD涂層技術研究，80年代中期，我國的CVD涂層技術就已經進入實用化水平，其工藝水平也達到國際水平?？傮w而言，國內CVD涂層技術水平與國際水平相差不大。但我國1980年初才開始研究PVD涂層技術，目前國外刀具PVD涂層技術已發展到第四代，而國內還處于第二代水平，且仍以單層TiN涂層為主[16]。

刀具結構的最新進展

當前刀具結構的變革正朝著可轉位、多功能、專用復合刀具和模塊式方向發展，刀具結構不斷創新[5]。

立銑刀采用變螺旋角的設計或者刀槽采用不等分的設計，能減小精密切削中的振動，提高表面質量；高速鋼立銑刀的大前角設計明顯降低了切削力，改善了排屑，在精密加工中能改善表面的完整性；硬質合金刀具的整體化使小直徑刀具的剛度顯著提高，甚至復雜刀具如齒輪、螺紋刀具等也采用整體硬質合金制造；整體硬質合金立銑刀采取端齒中一刃過中心設計，使立銑刀功能擴大，不用預鉆孔，在一定深度范圍內可實現直接向下切削。

鉆頭的工作條件比較差，而排屑是人們最關心的問題，所以一直在設法改進。群鉆是比較典型的，但是其刃磨比較復雜；德國的Guehring公司研制了RT型鉆頭，其拋物線形槽增加了芯厚，加大了槽的面積；采用S型鉆尖的麻花鉆具有很好的定心性，能顯著減小鉆削軸向力，改善排屑斷屑狀況。

復合刀具淡化了傳統的車、銑、鏜、鉆和螺紋加工等不同切削工藝的界限，能在一次裝夾中對復雜零件進行多工序的集中加工，以減少換刀次數，節省換刀時間，還可減少刀具的數量和庫存量，有利于管理和降低制造成本。較常見復合刀具有多功能車刀、銑刀，還有鏜銑刀、鉆-銑螺紋-倒角等各種多功能刀具。美國肯納公司的多功能車刀可完成車外圓、端面和鏜孔等工作。在CIMT2001上,德國Gun-ther公司展出的車、鉆刀可在實心材料上鉆平底孔、鏜孔、車端面、車外圓，可將工時縮短40%。Emuge公司的螺紋銑刀,一次走刀可完成鉆底孔、倒角和銑螺紋工序。日本三菱公司開發的Octacot多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片，在加工中心上完成銑平面、溝槽、臺階、倒角、輪廓加工和斜面等多種加工[2，5，17-18]。

可轉位刀具發展的一個重要方面是刀片斷屑槽型的開發，山特維克可樂滿推出的R、M和F等新槽型系列(鋼材粗加工、半精加工和精加工相應采用PR、PM和PF槽型；切不銹鋼時用MR、MM和MF槽型；切鑄件和有色金屬用KR、KM和KF的槽型)以及伊斯卡以“霸王刀”為典型的槽型設計都獨樹一幟。這些刀片大多是三維曲面槽型，斷屑范圍寬，適應性好。

結束語

隨著制造技術的全球化，制造業的競爭也日趨激烈。高速切削作為先進制造技術的一項全新的共性基礎技術，已經成為現代切削加工技術的重要發展方向。先進刀具在機械加工中起到了越來越重要的作用，選擇合理的刀具材料、涂層及幾何參數將是實現高效切削加工的關鍵。因此，刀具作為切削加工工藝系統中最活躍的因素已經成為實現高速切削加工的必要條件。

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刀具最大利潤率耐用度的可行性探討

第四篇：電力系統仿真分析技術的發展趨勢（本站推薦）

電力系統仿真分析技術的發展趨勢

0 引言

隨著化石能源逐漸枯竭，發展利用清潔能源和可再生能源成為世界各國的必然選擇，也是新能源變革的主要內容。中國新能源變革的目標可以歸納為：以可再生能源逐步替代化石能源，提高化石能源的清潔高效利用水平，實現可再生能源(水能、風能、太陽能、地熱能、生物質能)和核能利用在一次能源消耗占較大份額。在新能源變革形勢下，電網的使命也將發生變化，智能電網是適應新能源變革和承擔電網新使命的新一代電網。

中國自 21 世紀初就提出了建設特高壓電網的設想，并逐步加以實施，近兩年根據國際電力系統發展的最新動向，又進一步提出了建設智能電網的宏偉藍圖。中國的智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節的現代電網。與此同時，隨著電網規模的不斷擴大，新能源、新設備的不斷加入，當今電力系統已經日益變得復雜，這使得運行人員更加難于對其進行監視、分析和控制。近些年，國內外不斷發生大規模的停電事故，這些事故都造成了很大的經濟損失和社會影響，不斷地為人們敲響警鐘，也給電網的安全穩定運行提出了更高的要求。

在上述的大停電事故中，電力系統從第一次元件故障，到整個系統崩潰，一般會有一個較長的過程，如果這期間運行人員能夠進行正確的處理，大停電是可以避免的。換言之，電網缺乏有效的在線監測和預警系統，不能及時掌握實時電網穩定情況并采取有效的控制措施是導致大停電事故發生的重要原因。

電力系統仿真分析是電力系統規劃設計和調度運行的基礎，涵蓋的范圍非常廣泛，包括從穩態分析、動態分析到暫態分析的各個方面。根據實時電力系統動態過程響應時間與系統仿真時間的關系，可分為非實時仿真和實時仿真；根據仿真的數據來源，又可分為離線仿真、在線仿真。其中在線仿真是實現在線預警和決策支持的必要手段。

電力系統仿真分析涵蓋電力系統、數學、計算機、通信等多學科技術領域，面對智能電網建設提出的要求，需要不斷地引入先進的計算機和通信技術以及數學方法等，推動仿真分析技術在仿真的準確性、快速性、靈活性等方面的發展。

具體體現在以下幾個方面：

1）可實現更大規模電網的仿真計算，同時仿真數據的粗細程度可根據需要自動調整。

2）仿真計算應具有更快的速度及更高的準 確性。

3）仿真計算應具備更多的功能，并與環境、經濟等相關領域相結合。4）仿真建模應具備更大的靈活性，以適應智能電網中層出不窮的新元件、新設備建模的需要。

5）需加強對電力系統智能建模方法的應用以及仿真結果的智能化分析。6）電網自愈對實時決策控制的要求。要求能實時跟蹤評價電力系統行為，一旦發生故障，立即進行快速仿真并提供決策控制支持，防止大面積停電，并快速從緊急狀態恢復到正常狀態。

7）仿真試驗應具備更大的靈活性。未來的仿真試驗將可實現對多個異地試驗設備的同步測試。

8）仿真計算應適應新的計算模式，如云計算、協同計算等。

9）可實現智能人機交互仿真，顯著提高用戶操作的便捷性和仿真系統的使用效率。

10）數據融合技術在仿真分析中應用，提高對仿真分析中對多源海量數據的整合能力。

本文將依據計算機、網絡、通信等技術當前和未來可能的發展，探討和預測新的先進計算技術(如云計算等)及其在電力系統仿真分析中的應用。發展現狀

1.1 電力系統仿真分析技術概述

如圖 1 所示，電力系統仿真分析技術可分為電力系統建模、電力系統數字仿真分析方法、電力系統在線仿真分析和電力系統實時仿真等4項技術，其中電力系統建模技術包括建模方法和模型研究技術，電力系統數字仿真分析方法主要指針對各類仿真應用的基礎方法，后2種技術則分別針對在線應用和實時應用。其中先進計算技術包括計算機及網絡、與電力系統仿真分析相關的計算數學和計算模式這3項技術。下文分別描述上述各項技術的發展現狀。

圖1 電力系統仿真分析和先進計算技術分類

2）相關計算數學。

與電網仿真分析相關的計算數學領域既有傳統的數值計算方法，也包括新興的人工智能、模糊數學和概率類等方法。

1.2 電力系統建模技術

1）建模方法。

目前，電力系統建模方法研究以機理分析法為主，結合統計學、運籌學及人工智能等理論，又發展了數據分析法、層次分析法、智能建模法等方法。作為機理分析法的重要補充，模型實測是指導建模、進行模型校驗及修正的主要手段。目前，模型實測主要在發電機及其調節系統建模、負荷建模、新能源發電建模等方面有所應用。數據分析法主要用于建立電力系統可靠性分析模型及功率預測模型、電力市場分析模型等。層次分析法主要用于負荷預測建模等。

近年來，隨著人工智能技術的發展，智能建模方法如專家系統法、神經網絡系統法、模糊辨識法以及基于遺傳算法的非線性系統辨識法等，在同步機建模、負荷建模、電網規劃建模中得到應用。

電力系統模型參數的獲取，主要采用取典型值和實際測量 2 種方法。2）模型研究。

①傳統發輸配用電系統模型

傳統發電系統模型包括同步機、勵磁系統、調速系統、電力系統穩定器(power system stabilizer，PSS)等模型，均較為成熟，全國范圍內絕大部分機組勵磁

系統和 PSS 模型已采用實測參數，調速系統模型實測工作正在開展。

交流輸電系統模型以等效電路為基礎，根據仿真要求的不同進行相應處理。直流輸電系統模型包括主電路模型和控制系統模型，可分為機電暫態仿真模型和電磁暫態仿真模型，前者一般為準穩態模型。直流輸電系統控制系統模型目前大都采用典型結構和參數，迫切需要建立與實際工程相一致的控制系統模型和參數。

②靈活交流輸電元件模型、新型電力系統元件模型。

③新能源發電系統、分布式電源及微電網模型。3）建模技術中尚待解決的問題。

①電力系統模型的精確度有待進一步提高，特別是如何利用 WAMS、WASA 技術進行模型的校驗與修正。

②風光發電系統、儲能系統等各種新元件的模型有待進一步研究并實用化。

③智能建模方法有待進一步發展，或與傳統方法相結合，提升模型的精確性和適應性。

④目前各類仿真軟件中模型各自獨立，重復建模工作時有發生，有待建立模塊化、通用化、標準化程度較高的模型，實現模型的“即插即用”和共享。

1.3 電力系統數字仿真分析方法

電力系統數字仿真分析方法，包括穩態分析(潮流、網損分析、最優潮流、靜態安全分析、諧波潮流)、動態和暫態分析(電磁暫態仿真、機電暫態仿真、中長期動態仿真、小干擾穩定計算、電壓穩定計算等)等。電力系統潮流計算主要是非線性方程組求解問題，現有算法有牛頓–拉夫遜法、PQ 分解法、保留非線性潮流算法和最優因子法等。其中，牛頓–拉夫遜法因其具有較好的收斂性和較快的收斂速度，應用較為廣泛。為提高潮流計算的收斂性，有時將 2 種方法相結合，如 PQ 分解轉牛頓法。此外，還提出了潮流計算中的自動調整方法、適合實時計算的直流潮流算法、考慮不確定性因素的隨機(概率)潮流方法、適合系統參數不對稱情況的三相潮流算法，以及應用于電力系統電壓穩定計算的多種病態潮流算法。

電力系統最優潮流計算實質是一個非線性規劃問題，主要算法有線性規劃法、牛頓法、內點法以及遺傳算法、人工神經網絡法等智能算法。其中內點法在可行域的內部尋優，收斂性好、收斂速度快，適用于大規模電網的優化計算。智能算法由于具有全局收斂性和擅長處理離散變量而日益得到重視，但還處在發展階段。研究小擾動電壓穩定問題的電力系統靜態電壓穩定計算方法常用的有奇異值分解法、靈敏度法、崩潰點法、非線性規劃法、連續潮流法、非線性動力學方法等，其中連續潮流法應用較多。電壓穩定的動態分析方法，包括小干擾分析法和對大擾動電壓穩定的時域仿真分析法、能量函數法等。電力系統暫態穩定計算需要求解系統的網絡方程和微分方程，一般采用數值積分方法交替迭代求解，有時也采用直接法，應用最多的直接法為擴展等面 積準則法。

電力系統小干擾穩定計算的主要方法有特征值分析法、小干擾頻域響應分析、小干擾時域響應分析，其中特征值分析法應用最為廣泛。

電力系統中長期動態過程仿真要計入在一般暫態穩定過程仿真中不考慮的電力系統長過程和慢速的動態特性，采用數值積分的方法，主要有隱式梯形積分法和 Gear 類方法，為避免計算時間過長，一般還采用自動變步長計算技術。電力系統電磁暫態仿真通常采用時域瞬時值計算，多采用隱式梯形積分法，計算規模一般不超過百余條母線，計算步長通常為 20~200

s。為提高仿真精度，有學者提出了電磁暫態與機電暫態混合仿真方法。近年來，隨著分網并行算法的提出和電磁-機電接口的完善，混合仿真已實現了實用化。

綜上，上述針對輸電網的電力系統仿真分析方法都較為成熟，為提高仿真分析速度，近年來，并行和分布式計算方法逐漸在電力系統潮流計算、最優潮流、靜態安全分析、電磁暫態仿真、機電暫態仿真、小干擾穩定計算等分析方法中得到應用。

1.4 電力系統在線仿真分析

隨著電網大停電事故的不斷發生，各國對電網安全愈加重視，電力系統在線仿真分析也成為了研究的重點。2005 年的調研報告表明，當時國際上已有 6 個電力系統在線軟件生產廠家，可以提供不同程度的在線暫態穩定評估軟件。

國內在智能電網建設的新環境下，為確保電 網安全穩定運行，建立和健全電網安全防御體系，中國電力科學研究院、國網電力科學研究院、清華大學等單位就在線仿真分析開展了研究與應用工作。

1.5 電力系統實時仿真

電力系統實時仿真的發展經歷了從物理實時仿真、數?；旌鲜綄崟r仿真到全數字實時仿真的3個歷史階段。物理實時仿真由于其仿真規模不大和建模工作復雜，主要用于設備級的仿真和試驗，如繼電保護裝置、安全自動裝置、電力電子設備及新技術、新設備的基本原理驗證和性能指標檢驗等。數?；旌鲜綄崟r仿真系統(如 HYPERSIM目前主要用于直流輸電控制保護系統試驗。RTDS等全數字實時仿真限于仿真算法和計算能力，只能進行小規模系統的實時仿真，主要用于繼電保護裝置、安全自動裝置驗證試驗，近年來也有應用于電力電子設備驗證試驗、直流輸電控制保護系統試驗等方面，加拿大 Opal-RT 公司的 RT-LAB 全數字實時仿真軟件在高頻電力電子的精確仿真以及分布式并行計算等方面具有優良的性能；新近出現的全數字實時仿真裝置 ADPSS，因其具有大電網實時仿真的能力，因此用途較為廣泛。先進計算技術發展趨勢 2.1 計算機及網絡

未來的計算機和網絡的發展趨勢將是通信技術、網絡與計算機技術的進一步融合，朝著超高速、超小型、高性能、平行處理和智能化方向發展。發展高性能計算技術有 2 條途徑：一條是通過多核、多機并行計算或分布式計算技術來實現；另一條途徑是發展非傳統的新技術，包括超導計算、光計算、量子計算、生物計算與納米計算等。

2.2 相關計算數學

數值計算方法未來的發展主要集中在提高算法效率、計算結果精度和非線性方程求解的收斂性等方面。人工智能方法將與仿真環境結合得更為緊密，從而提高仿真自動化程度和仿真精度。概率類算法在仿真計算領域的進一步發展，主要是增強各種與現有數值仿真計算方法相結合的衍生算法的實用性，降低對參數的要求，提高計算結果的質量，以及計算結果的進一步分析應用。模糊數學將與人工智能技術的各分支進一步結合，求解用經典數值計算方法難以求解的問題，并進一步實用化。

2.3 計算模式

未來高性能計算的發展將呈現以下趨勢：一是并行計算和分布式計算 2 種

形態共存并互相結合、相互補充；二是從高性能計算走向高效能計算，提高計算性能、可編程性、可移植性和魯棒性，降低系統的開發、運行及維護成本隨著中國智能電網的建設和發展，分布式計算技術在仿真分析領域的應用將不斷深入，分布式計算以及網格計算的應用，可以有效解決電力系統實時、復雜的計算問題。先進計算技術在電力系統仿真分析中應用預測 3.1 概述

先進計算技術(計算機及網絡、計算數學、計算模式)的發展和應用，將為電力系統仿真分析技術帶來巨大發展變化。本節預測 2050 年電力系統仿真分析技術的發展趨勢。

3.2 電力系統建模技術

1）電力系統的建模方法和工具得到長足發展。形成完備的混合仿真建模和智能建模理論。基于WAMS 和 WASA 數據進行仿真模型的修正成為建模的重要手段。

2）建立豐富、精確、模塊化和標準化的各類元件模型。模型的模塊化、標準化使得系統建?？稍谌我环抡孳浖慕－h境下進行，采用通用的輸入輸出格式，并可在其他仿真軟件中進行調用，使模型具備“即插即用”的功能。3）未來的智能電力設備中可自帶標準化的模型并具備對局部模型進行仿真的能力，其結構和參數自行維護更新，模型可以是異地分布的。

3.3 電力系統數字仿真分析方法

1）電力系統仿真計算方法在計算的收斂性和魯棒性、結果的準確性以及對最優結果的搜索等方面都取得較大進步。

2）建立靈活的仿真數據平臺和異地分布式仿真分析平臺，結合智能電力設備中自帶的標準化模型，模型數據的云存儲和標準化技術，WAMS、WASA 等先進測量技術，云計算技術，實現仿真數據的自動調整和對電網的按需靈活仿真。根據研究目的不同，電網數據可以不同的精細程度自動組合和調整，形成計算用數據，用戶無需關心具體數據的存放位置和獲取方式。

3）開辟新的仿真計算領域，如與環境保護、新型電力市場運營相結合。4）建立高度智能化的面向用戶、面向問題、面向實驗的建模與仿真環境，實現智能人機交互仿真和仿真結果的智能化分析。

5）不同時間尺度的混合仿真技術逐步成熟，實現電磁暫態–機電暫態–中長期動態過程的連續仿真，可獲得系統從仿真開始后微秒級到分鐘級，甚至小時級時間尺度的動態特性，仿真結果更加貼近系統的實際表現。

6）協同計算將在電力系統仿真分析中逐步應用，使離線仿真分析從以往單地區單人工作的獨立模式向多人聯合協同計算模式轉變，大幅度提高工作效率。7）人工智能、概率和模糊數學方法將會被更多地引入和研究。人工智能算法是大規模非線性系統求解、優化的有效方法，為電力系統計算分析開辟了一條新的路徑，而概率算法和模糊數學方法則可以更好地處理仿真計算中的各種隨機性和模糊性問題。

8）量子計算機具有應用可能，仿真分析方法將發生重大變革。

3.4 電力系統在線仿真分析

1）建立在線仿真專家系統，挖掘在線數據與系統穩定性之間的聯系，根據歷史運行數據和電網運行狀況找出薄弱環節。

2）將 WAMS 數據引入到數據整合、參數校核和辨識、動態仿真等各個環節，以提高在線仿真結果與實際系統響應的吻合程度。

3）構建描述電網各類不確定性特征(如天氣，間歇性能源接入等)的系統模型，建立在線風險評估系統，采用統一的風險評估指標體系，將確定性安全評價拓展到風險評估。

4）應用數據融合技術，提高對調度自動化系統、廣域量測系統、繼電保護穩控系統、離線方式數據等多系統多信息的整合能力和利用水平。

5）實現基于超實時仿真的在線控制和云控制，利用大規模電力系統的超實時仿真技術，在故障發生后快速判別系統穩定性，并給出控制措施，解決連鎖故障期間電網運行狀況瞬息變化導致控制措施失效的問題。云控制是云計算技術與基于超實時仿真的在線控制技術的完美結合，是未來在線控制技術的發展方向。

3.5 電力系統實時仿真

1）采用新的并行仿真方法或對既有方法進行改進，結合計算機軟硬件技術的發展，實現風力發電、太陽能發電、電壓源直流輸電、新型 FACTS、儲能等新能源新設備的電磁暫態實時仿真。

2）實現機電暫態–電磁暫態–中長期動態一體化實時仿真，建立超大規模電力系統數模混合實時仿真平臺，實現超大規模電力系統與數十條直流輸電、電力電子裝置、新能源新設備等的物理仿真設 備或物理設備的聯合實時仿真。

3）建立電網–電廠–變電站聯合實時仿真平臺，可靈活接入實際的電網二次設備、電廠和變電站監 控設備進行仿真試驗分析。

4）分布式實時仿真全面應用，開展遠程試驗。通過異地多個實時仿真裝置的配合和高速的通信網絡支持，實現多個物理裝置的分布式仿真試驗，解決帶通道保護的繼電保護裝置、多個 HVDC 或FACTS 控制器等異地試驗設備的同步測試和控制器協調問題。遠程試驗是分布式實時仿真的特殊應用模式，即大電網的實時仿真在異地高性能服務器上進行，而現場僅需要配備與物理待測設備的輸入輸出接口，需要高速的通信網絡支持。

5）建立真實電力系統的影子系統——大電網在線實時仿真系統，通過實時信息采集與傳遞系統，實時接受電網運行數據，使系統仿真模型能夠及時跟蹤大電網運行狀態特別是災害情況下的迅速變化。結束語

隨著化石能源逐漸枯竭，發展利用清潔能源和可再生能源成為世界各國的必然選擇，也是新能源變革的主要內容。在新能源變革形勢下，電網的使命也將發生變化，智能電網是適應新能源變革和承擔電網新使命的新一代電網。為適應智能電網的發展，未來的電力系統仿真分析技術在準確性、快速性、靈活性等方面將得到極大發展。本文依據計算機、網絡、通信等技術當前和未來可能的發展，探討和預測了新的先進計算技術的發展趨勢，以及新的先進計算技術在電力系統仿真分析中的應用趨勢。

第五篇：汽車工程材料的發展趨勢分析摘要（xiexiebang推薦）

摘要：分析汽車工程材料的現狀與發展趨勢；結構材料中傳統鋼鐵材料所占比例將逐步下降，在性能可靠的的條件下，將盡可能多地采用復合材料等輕型、新型材料取代傳統材料。大量新材料，如高分子材料、復合材料等的迅速發展，為現代汽車的發展提供了必要的條件。關鍵詞：汽車工程材料 ； 現狀分析 ；高分子材料 ；發展趨勢

汽車工程材料的發展趨勢分析

(1)輕量化與環保是當今汽車材料發展的主

要方向。

(2)各種材料在汽車上的應用比例正發生變

化，主要是高強度鋼、超高強度鋼、鋁合金及鎂合金等材料的用量有非常大的增長，而鑄鐵、中、低

強度鋼的比例將逐步下降。

(3)輕量化材料技術與汽車產品設計和制造

工藝的結合將更為密切，汽車車身結構材料將趨

向多材料設計方向發展。

(4)更重視汽車材料的回收技術。

(5)電動汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽

結構材料中鋼鐵材料占主導地位，但所占比

例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復合材料、高

分子材料等新型材料的用量將有所上升，在性能

可靠的的條件下，盡可能多地采用鋁合金、高強度

材料、復合材料等輕型、新型材料取代鋼鐵材料。

這些措施使汽車向輕量化、高效、節能、低噪聲、高

舒適度以及高安全性方向發展。大量新材料，如高

分子材料、復合材料等的迅速發展，為現代汽車的汽車工程材料的現狀與發展趨勢分析

1，參考文獻:

[1] 丁志華．汽車工程材料的現狀與發展趨勢分析[A]．《熱加工工藝》，2008.8