第一篇：計算機在材料科學中的應用及其發展前景

計算機在材料科學中的應用及其發展前景

計算機（Computer）是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數值計算和各種信息處理的現代化智能電子設備。隨著計算機的性能的完善以及各種科學研究軟件的豐富，計算機在材料科學中的作用變得越來越顯著了，如新材料的設計，計算機模擬，工藝過程的優化及自動控制，數據和圖像處理，信息檢索等等，這些都體現了計算機在材料科學中的廣泛應用，其發展前景極為可觀。

下面我就幾種計算機在材料科學中的應用來說明計算機與材料科學研究的關系。

溫度場的計算，各種材料的加工、成型過程中與加熱、冷卻等傳熱過程有著密切的聯系，所以利用計算機解決傳熱問題是極為有力的。

材料科學與行為工藝的計算機模擬，材料行為工藝是通過調整材料在加工過程中的組織性能來改善其使用性能，利用計算機模擬材料可以部分代替傳統的真實試驗，提高了效率、節省費用。

相圖是描述相平衡系統的重要幾何圖形，通過相圖可以獲得某些熱力學資料；反之通過熱力學數據可以建立一定的模型，從而計算和繪制相圖。相圖計算CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)更是在前人收集、總結熱力學數據的基礎上發展形成的一門新的介于熱力學、相平衡和計算機科學之間的交叉學科。

材料的組成和結構與計算機模擬，材料的組成和結構采用各種大型分析設備進行，如掃描電鏡、透射電鏡、分析電鏡、掃描探針顯微鏡，各種譜儀和各種衍射儀，這些均是在計算機控制下完成各自的分析工作，而且設備隨之提供了各種功能強大的分析模擬軟件及其數據庫，從而更加有效地提高了分析時的數據處理能力。

金屬材料加工與計算機模擬，用計算機模擬實現試生產、減少實驗次數、動態顯示材料加工和制備工藝的各個物理量的演變歷程和空間分布、預測缺陷和優化工藝流程，極大地縮短了試制周期、減少勞動力成本、提高生產率。

塑料加工中的計算機模擬，利用各種加工技術和計算機輔助工程CAE，實現對塑料制品造型、大量數據調用、人機對話，屏幕顯示模擬實際的成型過程、預測塑料制件設計、模具設計和成型條件對產品質量的影響，從而能夠方便、快捷地修改，尋求最佳的成型過程，使新的成型制品在較短的周期內順利投產。

材料數據庫將數據的進行集合及其管理、利用，從而對工程數據建立數據庫系統，用于存儲、管理和使用面向工程設計所需要的工程數據和數據模型，這是將工程方法與數據庫技術結合起來，并將人工智能及專家系統與數據庫相結合，建成智能化的CAD/CAM集成系統。數據庫管理系統極大地方便了用戶對數據的使用與管理，減輕用戶的工作量和復雜性，提高了數據庫的安全性，數據庫系統可以提供數據共享即多用戶同時使用全部或部分數據，數據庫的具有數據的獨立性即每個用戶所使用的數據有其自身的邏輯機構，數據庫的使用減少數據冗余，使數據的結構化，使數據的相互關聯和記錄類型的相互關聯，統一的數據保護功能，并發控制的問題，加強了對數據的保護

數據庫經歷了第一代的層次數據庫系統和網狀數據庫系統，第二代的關系型數據庫系統，直到現在的第三代的面向對象數據庫系統，從而滿足了現在要在數據庫中存放和管理的諸如多媒體數據、空間數據、實時數據、復雜對象、圖像對象、知識和超文本等工程數據的需求，也就有了面向對象的工程數據庫系統。

工程數據庫系統可以適合于CAD、CAM、CIM等工程應用領域。要建立工程數據庫系統首先需要選擇合適的DBMS作為其開發平臺，再將工程數據映射成DBMS支持的數據模型，利用DBMS提供的數據定義語言和數據操縱語言，設計數據庫的結構，提供操縱數據庫數據的用戶界面。

對于材料數據而言，其數據量十分龐大，目前世界上已有的工程材料數據庫有數十萬種，各種化合物大幾百萬種。材料的成分、結構、性能及使用等構成了龐大的信息體系，它們依然在不斷更新和擴大。

材料中成分的組合若進行實驗的話，將耗時、耗力，如果利用材料數據庫和其他信息處理技術則可以極大地減少研制工作量、縮短研究周期、降低成本和提高效率。

計算機材料性能數據庫儲存信息量大且存取速度快，查詢方便，由材料查性能，也可以由性能查材料，通過比較不同材料的性能數據，進行選材或材料代用。，使用靈活，即使對材料的數據進行補充、更新和修改，功能強大，實現單位的自動轉換、圖形化表示數據、進行數據的派生。其應用廣泛，配合CAD、CAM實現計算機輔助選材，還可以設計材料性能預測或材料設計的專家系統。

現有的材料數據庫主要是歐美等發達國家開發研制的，而國內的相關單位也進行了不斷的探索，取得了一定成績，如清華大學材料研究所等單位于1990年聯合建成的新材料數據庫，它采用Oracle數據庫，含有新型金屬和合金、精細陶瓷、新型高分子材料、先進復合材料和非晶態材料五個子庫，今后的材料數據庫是向網絡版方向發展。

專家系統(Expert System)源于人類專家的知識，應用人工智能技術，工具一個或多個人類專家提供的特殊領域的只是、經驗進行推理和判斷，模擬人類專家作出決斷的過程，解決那些原來只有工業專家自己才能解決的各種各樣的復雜問題，專家系統實際上是一種計算機程序，在某一特定領域內，能夠利用知識和推理來解決人類專家才能解決的問題。

完整的專家系統由六個部分組成：

1.知識庫：用于存放領域專家提供的專門知識，它有知識的數量和質量之分，要選擇合適的知識表達方式和數據結構、把專家的知識形式化并存入知識庫中.工作數據庫：包含問題的有關初始數據和求解過程的中間信息組成。

2.推理機：它要解決如何選擇和使用知識庫中的知識，并運用適當的控制策略進行推理來實現問題的求解。

3.知識獲取機制：實現專家系統的自我學習，在系統使用過程中能自動獲取知識，不斷完善擴大現有系統功能。

4.解釋機制：專家系統在通用戶的交互過程中，回答用戶提出的各種問題，包括與系統運行有關的求解過程和與運行無關的關于系統自身的一些問題。

5.人機接口：實現系統與用戶之間的雙向信息轉換，即系統將用戶的輸入信息翻譯成系統可以接受的內部形式，或把系統向用戶輸出的信息轉換成人類所熟悉的信息表達方式。

解釋專家系統：通過對已知信息和數據的分析與解釋，確定它們的含義，如圖像分析、化學結構分析和信號解釋等。

下邊是幾種專家系統還有它們各自的應用

1.預測專家系統：通過對過去和現在已知狀況的分析，推斷未來可能發生的情況，如天氣預報、人口預測、經濟預測、軍事預測。

2.診斷專家系統：根據觀察到的情況來推斷某個對象機能失常（即故障）的原因，如醫療診斷、軟件故障診斷、材料失效診斷等。

3.設計專家系統：工具設計要求，秋初滿足設計問題約束的目標配置，如電路設計、土木建筑工程設計、計算機結構設計、機械產品設計和生產工藝設計等。

4.規劃專家系統：找出能夠達到給定目標的動作序列或步驟，如機器人規劃、交通運輸調度、工程項目論證、通信與軍事指揮以及農作物施肥方案等。

5.監視專家系統：對系統、對象或過程的行為進行進行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應當具有的行為進行比較，以便發現異常情況，發出警報，如核電站的安全監視等。

6.控制專家系統：自適應地管理一個受控對象的全面行為，使之滿足預期的要求，如空中交通管制、商業管理、作戰管理、自主機器人控制、生產過程控制等。

材料加工過程的計算機控制，微機和可編程控制器在材料加工過程中的應用可以減輕勞動強度，顯著改善產品質量和精度，從而提高產量。計算機在材料加工中的應用有物化性能測試數據的采集和處理，加工過程自動控制（主要探討的內容），計算機輔助模具設計和制造，材料加工過程的全面質量管理

在材料加工控制領域中，運用較多的是微機和可編程控制器（Programmable Controller，簡稱PC），材料加工過程中的基本單元控制一般由可編程控制器或微機控制系統完成，而復雜的生產線可由可編程控制器和微機控制系統共同完成。

計算機工業控制系統基本功能：模擬量參數的采集、轉換及屏幕顯示，模擬量參數的越線報警（聲、光的形式），被控參數的閉環自動控制，各種流量的累計計算，用于統計計算，各種開關量輸入信號的檢測與各種開關量輸出信號的控制，用于設備的啟停與各種連鎖保護，生產工藝流程圖及各種被控參數的動態趨勢曲線的屏幕顯示、便于操作人員及時掌握設備運行狀態，實現對生產過程的操縱和控制，工藝參數的記錄及打印，以便保存生產技術資料做經濟指標考核，完成與上位機的通信，將下位機的各檢測參數和各流量累計值通過數據線傳輸到上位機，從而接收到上位機的監督控制

計算機在材料檢測中也有非常廣泛的應用，材料的性能主要決定于它的化學成分和組織結構，化學成分不同的材料具有不同的性能，而相同成分的材料經過不同的加工處理而具有不同的組織結構時，也將具有不同的性能。所以通過對材料的化學成分、組織結構、力學性能及物理性的檢測，能更加清晰地揭示材料的深奧秘密。如材料成分的檢測即通過改變材料的成分可以調整材料的性能，這是利用材料的合成和制備完成的，所以對材料的成分進行細致的檢測是必要的。

目前有許多大型分析設備（掃描探針顯微鏡（SPM），掃描電鏡（SEM），透射電鏡（TEM），X射線衍射儀，電子衍射儀，紅外光譜儀，原子吸收譜儀，激光光譜儀）用于材料成分的檢測

材料組織結構的檢測直接影響材料性能的材料組織，評價材料缺陷，進行計算機仿真。材料缺陷的計算機評定，材料缺陷檢測、分級評定和材料缺陷對性能的影響研究也是材料組織檢測的一項，它們也是保證產品質量的主要環節之一。

選擇可以利用計算機圖像處理與模式識別技術來進行材料缺陷特征參數的研究，可以實現材料缺陷圖像獲取、材料缺陷檢出、材料缺陷識別、材料缺陷尺寸測量和分級評定等功能，基本上是自動化的。

對材料研究中的數據作進一步處理，如計算、繪圖、擬合分析等，這些功能現在均可利用軟件來完成。

計算機科學與材料科學研究相結合，改進了研究工具和研究方法，促進了學科的發展。過去，人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在，計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。計算機與有關的實驗觀測儀器相結合，可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面，計算機是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能并加以強化。古老的數學靠紙和筆運算，現在計算機成了新的工具，數學定理證明之類的繁重腦力勞動，已可能由計算機來完成或部分完成。計算和模擬更是一種新的研究手段。計算機在材料科學中的廣泛應用，常常產生顯著的經濟效益和社會效益，從而引起產業結構、產品結構等方面的重大變革。

總之，計算機在材料科學中的應用相當廣泛，其發展前景也讓材料科學研究的從業者滿懷期待。

第二篇：計算機科學與技術發展前景

計算機科學與技術專業就業方向 就業前景

就業現狀

1、網絡工程方向就業前景良好，學生畢業后可以到國內外大型電信服務商、大型通信設備制造企業進行技術開發工作，也可以到其他企事業單位從事網絡工程領域的設計、維護、教育培訓等工作。

2、軟件工程方向 就業前景十分廣闊，學生畢業后可以到國內外眾多軟件企業、國家機關以及各個大、中型企、事業單位的信息技術部門、教育部門等單位從事軟件工程領域的技術開發、教學、科研及管理等工作。也可以繼續攻讀計算機科學與技術類專業研究生和軟件工程碩士。

3、通信方向 學生畢業后可到信息產業、財政、金融、郵電、交通、國防、大專院校和科研機構從事通信技術和電子技術的科研、教學和工程技術工作。

4、網絡與信息安全方向寬口徑專業，主干學科為信息安全和網絡工程。學生畢業后可為政府、國防、軍隊、電信、電力、金融、鐵路等部門的計算機網絡系統和信息安全領域進行管理和服務的高級專業工程技術人才。并可繼續攻讀信息安全、通信、信息處理、計算機軟件和其他相關學科的碩士學位。發展趨勢

截至2005年底，全國電子信息產品制造業平均就業人數 322．8萬人，其中工人約占6 0％，工程技術人員和管理人員比例較低，遠不能滿足電子信息產業發展的需要。軟件業人才供需矛盾尤為突出。2002年，全國軟件產業從業人員59．2萬人，其中軟件研發人員為15．7萬人，占26．52％。而當前電子信息產業發達國家技術人員的平均比例都在30％以上。中國電子信息產業技術人員總量稍顯不足。需求分析

1．全國計算機應用專業人才的需求每年將增加100萬人左右 按照人事部的有關統計，中國今后幾年內急需人才主要有以下 8大類：以電子技術、生物工程、航天技術、海洋利用、新能源新材料為代表的高新技術人才；信息技術人才；機電一體化專業技術人才；農業科技人才；環境保護技術人才；生物工程研究與開發人才；國際貿易人才；律師人才。教育部、信息產業部、國防科工委、交通部、衛生部目前聯合調查的專業領域人才需求狀況表明，隨著中國軟件業規模不斷擴大，軟件人才結構性矛盾日益顯得突出，人才結構呈兩頭小、中間大的橄欖型，不僅缺乏高層次的系統分析員、項目總設計師，也缺少大量從事基礎性開發的人員。按照合理的人才結構比例進行測算，到2005年，中國需要軟件高級人才6萬人、中級人才28萬人、初級人才46萬人，再加上企業、社區、機關、學校等領域，初步測算，全國計算機應用專業人才的需求每年將增加100萬人左右。2，數控人才需求增加 藍領層數控技術人才是指承擔數控機床具體操作的技術工人，在企業數控技術崗位中占70．2％，是目前需求量最大的數控技術工人；而承擔數控編程的工藝人員和數控機床維護、維修人員在企業數控技術崗位中占25％，其中數控編程技術工藝人員占12．6％，數控機床維護維修人員占12．4％，隨著企業進口大量的設備，數控人才需求將明顯增加。3．軟件人才看好 教育部門的統計資料和各地的人才招聘會都傳出這樣的信息計算機、微電子、通訊等電子信息專業人才需求巨大，畢業生供不應求。從總體上看，電子信息類畢業生的就業行情十分看好，10年內將持續走俏。網絡人才逐漸吃香，其中最走俏的是下列3類人才：軟件工程師、游戲設計師、網絡安全師。4．電信業人才需求持續增長 電信企業對于通信技術人才的需求，尤其是對通信工程、計算機科學與技術、信息工程、電子信息工程等專業畢業生的需求持續增長。隨著電信市場的競爭由國內競爭向國際競爭發展并日趨激烈，對人才層次的要求也不斷升級，即由本科、專科生向碩士生和博士生發展。市場營銷人才也是電信業的需求亮點。隨著電信市場由過去的賣方市場轉變為現在的買方市場，電信企業開始大舉充實營銷隊伍，既懂技術又懂市場營銷的人才將會十分搶手。發展方向

計算機科學與技術類專業畢業生的職業發展路線基本上有兩條路線： 第一類路線，純技術路線；信息產業是朝陽產業，對人才提出了更高的要求，因為這個行業的特點是技術更新快，這就要求從業人員不斷補充新知識，同時對從業人員的學習能力的要求也非常高； 第二類路線，由技術轉型為管理，這種轉型尤為常見于計算機行業，比方說編寫程序，是一項腦力勞動強度非常大的工作，隨著年齡的增長，很多從事這個行業的專業人才往往會感到力不從心，因而由技術人才轉型到管理類人才不失為一個很好的選擇。就業要求

即計算機科學與技術類專業大學生應該儲備的知識）

1、網絡工程方向專業培養的人才具有扎實的網終：工程專業基礎、較好的綜合素質；能系統地掌握計算機網絡和通信網終技術領域的基本理論、基本知識；能掌握各類網絡系統的組網、規劃、設計、評價的理論、方法與技術；獲得計算機網絡設計、開發及應用方面良好的工程實踐訓練，特別是獲得大型網絡工程開發的初步訓練。

2、軟件產業作為信息產業的核心，是國民經濟信息化的基礎，它已經涉足工業、農業、商業、金融、科教衛生、國防和百姓生活等各個領域。本專業方向就是學習如何采用先進的工程化方法進行軟件開發和軟件生產。

3、計算機軟件主流開發技術、軟件工程、軟件項目過程管理等基本知識與技能，熟練掌握先進的軟件開發工具、環境和軟件工程管理方法，培養學生系統的軟件設計與項目實施能力，勝任軟件開發、管理和維護等相關工作的專業性軟件工程高級應用型人才。

4、信息工程通信方向是一個以通信技術、電子技術和計算機技術為基礎，以現代通信系統的基本理論和技術及信號與信息的獲取、傳輸、存儲、處理為學習和研究對象。要求學生系統的學習通信系統和信息科學的基本理論和基本知識。使學生受到嚴格的科學試驗訓練和科學研究初步訓練，具有從事通信工程和電子工程的綜合設計、開發、集成應用及維護等能力的高級應用型技術人才。主要的研究領域包括：現代通信系統與程控交換、計算機網絡與移動通信、信號與信息處理新方法、數字圖像處理及壓縮技術、單片機原理及應用、DSP原理及應用和通信領域新技術新業務的研發等。

5、信息工程網絡與信息安全方向是以信息安全技術和網絡技術為基礎，以信息安全和網絡協議、網絡產品的研究、開發、運行、管理和維護為學習和研究對象，掌握網絡中實現信息安全的相關技術。要求學生系統的學習信息科學和通信系統的基本理論和基本知識，使學生受到嚴格的科學試驗訓練和科學研究初步訓練，具有從事信息安全和網絡工程綜合設計、開發、維護及應用等基本能力的高級應用型技術人才。計算機應用技術專業分析

計算機應用技術是計算機科學與技術一級學科下設的一個二級學科，該專業應用十分廣泛，它以計算機基本理論為基礎，突出計算機和網絡的實際應用。[1] 目前我國計算機專業主要分為三大類：計算機基礎專業、與理工科交叉的計算機專業、與文科藝術類交叉的計算機專業。

1.計算機基礎專業 專業要求與就業方向：這些專業不但要求學生掌握計算機基本理論和應用開發技術，具有一定的理論基礎，同時又要求學生具有較強的實際動手能力。學生畢業后能在企事業單位、政府部門從事計算機應用以及計算機網絡系統的開發、維護等工作。推薦院校：北京大學、清華大學、北京工業大學、南京大學、上海交通大學、東南大學

2.與理工科交叉的計算機專業 與理工科交叉而衍生的計算機專業很多，如數學與應用數學專業、自動化專業、信息與計算科學專業、通信工程專業、電子信息工程專業、計算機應用與維護專業等。1)數學與應用數學專業： 專業要求與就業方向：數學與應用數學是計算機專業的基礎和上升的平臺，是與計算機科學與技術聯系最為緊密的專業之一。該專業就業面相對于計算機科學與技術專業來說寬得多，不但適用于IT 領域，也適用于數學領域。推薦院校：同濟大學、東南大學、中山大學、寧波大學、深圳大學 2)自動化專業： 專業要求與就業方向：自動化專業是一個歸并了多個自動控制領域專業的寬口徑專業，要求學生掌握自動控制的基本理論，并立足信息系統和信息網絡的控制這一新興應用領域制定專業課程體系，是工業制造業的核心專業。自動化專業的畢業生具有很強的就業基礎和優勢。推薦院校：清華大學、東南大學、北京郵電大學、重慶大學 3)信息與計算科學專業： 專業要求與就業方向：這是一個由信息科學、計算數學、運籌與控制科學等交叉滲透而形成的專業，就業面涉及到教學、商業、網絡開發、軟件設計等各個方面，就業率高達95%以上。推薦院校：清華大學、南京大學、蘇州大學 4)通信工程專業： 專業要求與就業方向：通信工程專業要求學生掌握通信基礎理論和基本基礎，掌握微波、無線電、多媒體等通信技術，以及電子和計算機技術，在信息時代有著極佳的就業優勢。推薦院校：復旦大學、北京郵電大學、吉林大學、哈爾濱工業大學、南京理工大學 5)電子信息工程專業： 專業要求與就業方向：電子信息工程專業是寬口徑專業，主要培養信息技術、電子工程、網絡系統集成等領域的高級IT 人才，畢業生可從事電子設備、信息系統和通信系統的研究、設計、制造、應用和開發工作。推薦院校：浙江大學、清華大學、廈門大學、武漢大學、四川大學、云南大學 3.與文科藝術類相交叉的計算機專業 如果選擇藝術類院校的上述專業，應有充分的思想準備：報考人數眾多而招生人數有限，中國美術學院的報名與錄取比例在2～5%是很正常的事，由此可見競爭之殘酷，門檻之高。1)計算機美術設計專業 專業要求與就業方向：計算機美術設計專業要求學生掌握美術設計和計算機的基礎知識，熟練運用計算機進行廣告設計、產品造型設計、室內外裝飾設計及電視三維動畫制作等美術設計工作。學生畢業后可在設計部門、廣告公司、裝潢公司、網絡公司、軟件公司、動畫公司、企事業廣告部及學校等從事美術設計策劃與制作、電腦繪畫、動畫制作、網頁設計及教學工作和計算機系統日常維護與管理等工作。推薦院校：四川美術學院、云南大學、南京藝術學院、重慶師范大學 2)網頁設計專業 專業要求與就業方向：互聯網融入我們的生活，深刻地影響和改變著我們的生活方式和交流方式。網絡以其自身信息傳遞的高效快捷、多樣化、互動性等優勢，深受人們的歡迎，已經成為速度最快、覆蓋面最廣的媒體傳播方式。因此，網頁設計專業對廣大青年學生也是一個不錯的選擇。推薦院校：首都師范大學、中央美術學院 3)影視動畫設計專業 專業要求與就業方向：學生畢業后可以從事動畫原畫創作、動畫設計、廣告設計、軟件開發、影視節目制作等工作，還可以從事傳媒設計、管理及商務方向。推薦院校：北京電影學院、成都大學 4)環境藝術設計專業 專業要求與就業方向：本專業是以美術造型能力為基礎，以裝飾、建筑等專業為設計依據的創造性專業學科，培養能夠獨立從事居住環境和商業環境的設計以及其他環境藝術設計與施工的專門型、應用型人才。推薦院校：浙江工業大學、中國美術學院 計算機是一門應用極為廣泛的科學，在它應用的每一個學科中都已經誕生并繼續誕生新的學科和專業。同時，在計算機的應用中又快速產生著新的專業，像比較時興的電子商務專業、信息安全專業、辦公自動化專業等都有著良好發展勢頭和前景。

第三篇：計算機在化工中的應用

計算機在化工中的應用

安徽理工大學 應用化學 金磊 引言

隨著計算機技術的飛速發展．它在化工設計中的應用范圍日益擴大，由局部輔助發展到全面輔助，計算機的發展對化工設計的影響也越來越重要性已成為必然的趨勢。對化工設計而言．從由分子結構出發預測物質的物性到工藝過程的設計、分析直至繪圖．均可由計算機完成，可用一句話簡單地概括計算機在化工設計中的作用：模擬計算和繪圖。化工過程所涉及到的模擬包括微觀過程或結構分子模擬到研究宏觀過程的流程模擬。繪圖是計算機科學的一個重要分支，在工程設計中用計算機繪圖通常為計算機輔助設計，簡稱CAD。化工設計是一個系統工程，除了工藝路線設計、設備計算、繪圖等以外，還有環境評估，經濟效益，社會效益等大量的工作。這些都可以借助于計算機來完成。計算機與化工兩者互相影響、滲透與結合，已經并將繼續給化工設計帶來影響和改變。[1] 2 計算機在化工教學中的應用

在傳統的教學模式中，教師板書占用時間太計算機在化工教學中的廣泛應用可以增大教學容量、提多，太長，內容必然受到限制，教師與學生之間溝通交流的時間以及學生動腦思考的時間也會縮短。使用多媒體技術可減少板書，不僅可讓學生學習更多的知識，增加知識容量，還可將較多的時間留給學生，讓學生去思考，去探索，去實踐，拓寬知識面。

教學中我們常用PowePoint軟件制作和演示幻燈片，能夠制作出集文字、圖形、圖像、聲音以及視頻剪輯等多媒體元素于一體的演示文稿，用于展示，介紹作者的學術思想和科研成果。PowerPoinnt的最新版本為PowerPoinnt2007，其用戶界面與 Word相似,主要包括：標題欄、Office按鈕、快速訪問工具欄、工具欄、文檔編輯區、狀態欄等。[6] 3計算機在處理化學數據中的應用

用計算機處理化學數據和繪制圖形我們常用Origin軟件進行處理，這樣可以避免手動處理帶來的人為誤差和因為大意而造成的失誤，并且可以節省時間提高工作效率。Origin為OriginLab公司出品的較流行的專業函數繪圖軟件，是公認的簡單易學、操作靈活、功能強大的軟件，既可以滿足一般用戶的制圖需要，也可以滿足高級用戶數據分析、函數擬合的需要。

Origin是公認的快速、靈活、易學的工程制圖軟件。它的最新的版本號是8.1 SR3，另外分為普通版（Origin 8.1）和專業版（OriginPro 8.1）兩個版本。

Origin具有兩大主要功能：數據分析和繪圖。Origin的數據分析主要包括統計、信號處理、圖像處理、峰值分析和曲線擬合等各種完善的數學分析功能。準備好數據后，進行數據分析時，只需選擇所要分析的數據，然后再選擇相應的菜單命令即可。Origin的繪圖是基于模板的，Origin本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板而且允許用戶自己定制模板。繪圖時,只要選擇所需要的模板就行。用戶可以自定義數學函數、圖形樣式和繪圖模板；可以和各種數據庫軟件、辦公軟件、圖像處理軟件等方便的連接。

Origin可以導入包括ASCII、Excel、pClamp在內的多種數據。另外，它可以把Origin圖形輸出到多種格式的圖像文件，譬如JPEG、GIF、EPS、TIFF等等。

Origin里面也支持編程，以方便拓展Origin的功能和執行批處理任務。Origin里面有兩種編程語言——LabTalk和Origin C。

在Origin的原有基礎上，用戶可以通過編寫X-Function來建立自己需要的特殊工具。X-Function可以調用Origin C和 [2]NAG函數，而且可以很容易地生成交互界面。用戶可以定制自己的菜單和命令按鈕，把X-Function放到菜單和工具欄上，以后就可以非常方便地使用自己的定制工具。

4，計算機在化學繪圖方面的應用

所謂計算機繪圖，狹義地理解，用計算機驅動繪圖儀或打印機畫出所需的圖形，在繪圖輸出之前，通常要把所畫圖形預先顯示在計算機屏幕(顯示器CRT)上，以便人們對所國圖形是否正確加以判斷，一旦發現錯誤，即重新調試。這樣就可將很多錯誤消滅在繪圖輸出之前，以保證所繪圖形正確無誤。所以計算機繪圖可廣泛地應用在化學工業中，其工具主要有以下幾種 4.1功能強大的ACDI/Chemsketch 這是一個免費軟件(部分功能受限)，安裝很簡便。主要功能和特點:繪制平面(C2D)和立體(3D3化學結構式、反應式和化學圖形;其繪圖功能十分強大，具有豐富的化學圖形繪制工具，各種化學符號應有盡有;內置包括各種原子、有機物官能團等基本結構的模具工具欄，使得繪制復雜龐大的有機物結構式變得非常便捷，并且可以把繪制好的平面化學結構圖直接轉換為立體圖形:能夠預測分子結構的基本參數如分子量、摩爾體積、極性、密度、介電常數等;可對所繪制的分子結構自動命名文)，可提供有機物的同分異構體(正版才有)等等。其主要功能有：（1）繪制化學結構圖（2）編輯文本和圖形（3）測算各項參數（4）3D轉換和動態旋轉

4.2化學圖文編輯工具Chem/Window[3] 是化Chem Window可用于繪制化學圖形、化學實驗裝置圖、，化工工藝流程圖等，學工作者在教學和科研中的有力助手，其主 要用途有：

（1）編輯化學方程式（2）制作反映過程關系圖（3）繪制化學實驗裝置圖（4）繪制化工流程圖 4.3 Chemoffice系列軟件

Chemoflic。是一套功能十分強大的化學專業應用軟件，它是由ChemDraw , Chem3D和ChemFinder等三個軟件組成的一個軟件包，按發布時間有2002.2004, 2006等版本，根據功能和專業化程度又分為Std, Pro和Ultra三種版本，Ultra版還包含E-notebook及Chemlnfo數據庫，使其應用性更強。4.3.1 ChemDraw的應用

能夠繪制和編輯高質量的化學結構圖，識別和顯示立體結構，具有化學結構式與化學名稱相互轉換的功能:由于內建有NMR數據庫，能夠與Excel數據兼容，能夠進行網絡數據庫信息檢索等。

4.3.2 Chem3 D的應用

①將2D圖形轉化為3D圖形 ②利用Chern3D進行化學計算 4.4 visio 2007 繪制化學化工圖形[4]

是微軟公司出品的一款的軟件，它有助于 IT 和商務專業人員輕松地可視化、分析和交流復雜信息。它能夠將難以理解的復雜文本和表格轉換為一目了然的 Visio 圖表。該軟件通過創建與數據相關的 Visio 圖表（而不使用靜態圖片）來顯示數據，這些圖表易于刷新，并能夠顯著提高生產率。使用 Office Visio 2007 中的各種圖表可了解、操作和共享企業內組織系統、資源和流程 的有關信息。

使用 Office Visio 2007 中的新增功能或改進功能，可以更輕松地將流程、系統和復雜信息可視化：

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Microsoft Office Visio 2007 繪圖和圖表制作軟件有助于 IT 和商務專業人員輕松地可視化、分析和交流復雜信息。它能夠將難以理解的復雜文本和表格轉換為一目了然的 Visio 圖表。該軟件通過創建與數據相關的 Visio 圖表（而不使用靜態圖片）來顯示數據，這些圖表易于刷新，并能夠顯著提高生產率。使用 Office Visio 2007 中的各種圖表可了解、操作和共享企業內組織系統、資源和流程的有關信息。

5 計算機在科技論文撰寫及演講中的應用

科技論文是作者對所從事的研究進行的集假說。數據和結論為一體的概括性論述，是科學研究工作的重要內容。撰寫論文主要目的是與同行交流，介紹作者研究工作，促進科學技術進步，獲得同行專家的意見并改進作者的工作。撰寫科技論文還是對研究工作的整理，總結和精煉的過程，有助于作者系統地思考，調整和完善研究思路。[6] Microsoft Word 2007是目前全世界最流行的文字編輯軟件，可以用它來編輯和發送電子郵件，編輯和處理網頁等。Mircrosoft Word為我們提供了文本和符號的編輯和修改，公式的編輯輸入，有詳細的字體和段落格式的設置以及頁面設置，頁眉頁腳的編輯，表格的制作，圖形的編輯，目錄的操作和文檔的打印等。

在撰寫論文也常常涉及到化工文獻的查詢，如果這項工作沒有計算機，那么其難度將是不可想象的！首先，全面的查閱文獻就成為不可能，化工行業遍布全球，分布之廣就是人力所不能完成的工作，其次，化工文獻眾多，人的大腦是不可能將其全面的進行歸類和總結。而計算機網絡卻能將這些復雜的問題解決掉，為我們的化工事業掃輕障礙。計算機在化工控制方面的應用

70年代，一些著名的儀表公司推出了Dcs集散控制系統，使計算機集中控制和直接數字控制得以在全球迅速推廣應用。80年代，計算機過程控制已進人高一層次，可完成Prn控制、順序控制和能量控制，圖示功能得到增強，并能實現PID參數自整定。90年代以來，發展更為迅速，RISC工作站使圖形窗口更完善，操作更方便，人機接口、容錯技術和通訊網絡都得到進一步發展。化工生產過程自動化的實現，能根本改變勞動方式，提高工人文化技術水平。[5] 6 7 計算機在過程模擬中的應用

人工智能是計算機發展的最高境界，也是計算機應用的重要領域。化學的各個相關學科普遍具有知識量大、過程復雜、相對規律性較差的特點。利用計算機的海量信息存儲能力、準確的邏輯判斷分析能力和強大的計算能力，建立化學類專家系統具有重要的意義。因此需要了解掌握計算機智能化技術，結合邏輯運算、數據庫管理和決策判斷等技術知識，為建立各種化學化工模擬系統做知識儲備。

9結語

本文簡單介紹了計算機在化學化工各個領域中的不同應用，闡述了現代化學與計算機密不可分的關系，為我們在學習化學學習提供了方法和途徑。隨著計算機的高速發展，它在化學化工中的應用必將更加擴大。

參考文獻：

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[5]黃如輝；計算機控制技術在化工生產中的應用；上海化工；1994,(06).[6]李謙；毛利群；房曉敏；計算機在化學化工中的應用；化學工業出版社，2010 8

第四篇：淺談計算機在檔案管理中的應用

淺談計算機在檔案管理中的應用

摘要：文章認為計算機技術在現代檔案管理應用中起著越來越重要的作用，這是檔案現代化發展的客觀要求，有利于促進計算機信息處理與檔案信息管理的結合。同時，也順應了社會信息化的要求，提高了檔案工作者的素質。

關鍵詞：計算機技術；檔案管理；重要性

隨著計算機技術信息技術迅猛發展和廣泛應用，計算機技術為檔案信息資源的科學管理和有效開發利用創造了前所未有的契機，信息成為知識經濟時代最為重要的資源。目前，檔案電子化是檔案管理工作必須實施的重要工作，已經成為人們的共識并顯示出非常顯著的成績。

計算機對檔案信息進行管理，具有手工管理所無法比擬的優勢，如檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、壽命長、成本低等，這些優點能極大地提高檔案管理的效率及利用工作的水平，也是檔案部門的科學化、正規化管理與世界接軌的重要條件，但是受行業和規模的影響，計算機的應用技術水平還參差不齊。

就目前狀況看普及程度還存在一定的局限性，只是在科研院校、金融保險業較為普遍，其它行業檔案管理工作仍然是處于人工管理或半人工管理狀態，檔案的信息功能還不能得以充分發揮。實踐證明，怎樣擺脫傳統的檔案管理方式，實現檔案的計算機應用管理，怎樣為檔案的開發、整理、改革發揮重要的作用已成為一個重要課題擺在檔案工作面前。

一、檔案管理應用計算機技術是檔案現代化發展的要求

從20世紀80年代開始，世界范圍內以計算機為核心的現代化信息技術的發展和應用，給檔案管理帶來前所未有的沖擊和革命。首先，計算機技術被廣泛引入日常的檔案管理工作中。其中最為突出的是表現在檔案檢索工作上，即利用計算機的超大容量和運算快捷的特點，將檔案檢索系統輸入計算機之中。以提高檔案檢索的質量和速度。其次，由于電子檔案的大量涌現，同時人們為了方便利用又把傳統的固態檔案錄入計算機，建成數字檔案館，這種借助于新技術建立的檔案館為檔案管理工作開拓了一個全新的領域和課題。再次，為了適應用戶對開放的先行文件和歷史檔案的快捷查找，利用的需求各級各類檔案館（室）紛紛建立各種類型的計算機網站。檔案載體的變化是出現了電子檔案，黨政機關、企事業單位的辦公、管理和經營活動的方式發生了質的變化，電子政務、電子商務這種新形式的辦公方式開始嶄露頭角，逐漸替代了以紙張為介質傳遞信息的傳統辦公模式。人們利用計算機和網絡來書寫、傳遞、儲存、查找檢索和利用信息。信息的存在形式就由原先看的見，摸的著的固態形式轉化為看不見、摸不著的數碼形式，它轉化的檔案就是電子檔案。隨著電子文件幾何式驟增，對電子檔案的超前控制、及時收集、有效管理與開發利用以及數字化技術的推廣。服務范圍的拓展，管理手段的革新都要求檔案管理人員的計算機知識和技能必須與時代同步。要樹立適應新形式要求的全新的服務理念，把現代化計算機技術與我們積累的工作經驗、檔案利用的典型案例、檔案史料、編研材料結合起來，參與到這場文案管理的變革中來，在變革中求生存，在變革中求發展，不斷改進工作方法，增強服務意識，改善服務環境，使檔案信息得到更好的利用，順應時代的要求。

二、計算機技術管理檔案是促進計算機信息處理與檔案信息管理相結合的一種嘗試近20年來，我國檔案事業發生了巨大變化，檔案隊伍的綜合素質也有了顯著提高，而檔案的信息管理基本上沒有進行相應的調整來反映這些發展變化。檔案管理除保管檔案實體延長其保存壽命維護歷史真實面貌外，其重要任務就是管理，開發檔案信息提供檔案信息服務。檔案工作屬于信息管理服務范疇，而計算機在數據處理與信息管理方面又具有無與倫比的優勢，是檔案信息化建設的最重要的物質基礎和技術支持。檔案管理信息化就是利用現代 1

化的信息技術變革檔案管理的模式，具體地說它包括檔案本身的信息化，檔案管理工作模式的信息化，檔案工作目的的信息化，檔案管理方法的信息化，就是我們通常說的檔案的數字化。檔案管理方法的信息化就是我們用現代化信息科技的成果革新管理方法、手段和工具，比如使用計算機技術、網絡技術和建立在其上的管理信息系統軟件進行檔案的信息化管理。進一步發揮它在檔案事業宏觀管理中的積極促進作用，又可促進計算機信息處理與檔案信息管理及開發的有機結合，對提高檔案人員現代化能力和檔案信息化建設發揮引導和推動作用。

三、用計算機技術管理，有利于增強檔案工作領導的計算機意識、現代化意識

實現檔案計算機管理應先培養計算機意識。所謂計算機意識，筆者認為，是人們在生產、生活中的一種新的思維方式，在這種意識下，人們在時間中首先盡可能地企圖通過應用計算機技術來分析問題、解決問題，使計算機及其技術成為人們勞動的一種重要甚至是首選的工具或手段。21世紀是一個高科技無所不在的新世紀，我們將在高科技的環境中工作，在高科技的背景下學習和生活，將在高科技的發展中求生存、謀發展。高科技在向世界展示其強大無比的奔騰勢頭的同時，也向我們每一個人提出了新的使命：不僅要具備高科技的基礎知識、基本技能及對高科技的運用和創造能力，而且要有一顆緊扣高科技發展脈搏而跳動的心。在新的世紀，屬信息管理范疇的檔案部門，其工作對象的拓展、工作手段的更新，信息技術是發展方向。然而現實中，檔案部門的計算機意識較弱，時代緊迫感不強。現行的管理手段仍停留在傳統的手工管理階段，工作效率低，檔案人員沒有時間和精力進行信息開發，即使做了一些開發工作，質量也不高。究其根源，除機制、經費等因素外，一個重要方面就是有些檔案工作領導對計算機在檔案管理中的作用缺乏足夠的認識，缺少計算機管理檔案的意識和愿望。整個檔案隊伍中先進生產力的代表太少，現代科技理論與管理技能層次較低，知識結構不合理，因而檔案 管理水平很難有實質性的提高。

這些狀況表明，在信息化時代強化檔案人員特別是檔案領導干部的現代化意識、科技化意識、計算機管理檔案意識，在加快檔案由手工管理向計算機數字化管理的轉變工作中是至關重要的，也是非常迫切的。而這種意識的形成，不僅需要一個過程，而且需要以多種途徑或方式逐步實現。筆者認為，增置檔案人員計算機技能管理內容，無疑是個強烈的指示信號，也應是一種有效途徑。這將會促進檔案人員關注檔案工作現代化，自覺學習計算機知識并積極應用計算機技術的認識，可強化檔案人員的現代化意識，加快檔案工作現代化建設。

四、順應社會信息化的要求，全面提高檔案工作者的素質

隨著全社會信息化建設步伐的不斷加快，電子文件的產生與管理給檔案管理工作帶來了極大的挑戰。在信息網絡環境下如何發揮檔案工作自身的特點和優勢來為社會提供高質量、全方位的檔案信息服務，是擺在當前的重要任務之一，適應政務信息化，檔案工作者素質的提高和意識的培養是關鍵。

在信息觀念日益增強的市場經濟環境中，新知識、新技術、新事物、新經驗層出不窮，而檔案管理工作人員還存在著知識結構老化，服務技能單一現象。如果僅憑原有的知識、技能、經驗很難適應新技術應用的要求，檔案人員只有不斷學習和掌握新知識、新技能、新本領才能參與電子環境下的業務轉型并起到積極的促進作用，《檔案法》規定要“采用先進技術，實現檔案管理的現代化”。現代化管理的基礎是工作者的知識化，盡管技術進步對信息環境的構建起著至關重要的作用，但是人仍然是決定的因素，檔案工作人員素質的提高和電子環境下工作意識的培養是檔案信息化的關鍵所在。可見掌握檔案人員計算機技能整體狀況，不僅可以促進檔案專業教育加快改革步伐，調整人才培養方向，以適應時代需求，有利于增強檔案人員的終身學習意識和時代意識，促進干部隊伍知識結構的改善和優化。

在電子商務和電子政務活動中，檔案工作人員不僅要達到政治素質過硬，檔案業務精通，還要求熟悉檔案信息系統開發，檔案保護技術和具備相當的外語水平以及開拓創新能力。

同時應當具有有效利用現代工具開展工作的習慣和意識，實現從傳統的檔案業務型向多元和復合知識型方向轉變，即一職多能。因此檔案部門要定期對檔案管理人員進行專業技能和現代信息技術應用能力的培訓，使之在掌握檔案專業知識，了解新學科發展的基礎上不斷更新自身的知識結構，以適應網絡化社會對信息的要求，也只有具備一支高素質的專業隊伍，才能靈活應對電子形式的檔案信息服務，提高管理效率和質量，可以肯定地說：隨著以計算機技術為基礎的現代科技的普及和發展，以及檔案部門運用計算機技迫切需要，計算機技術在檔案部門的普及應用已經成為不可逆轉的發展潮流。為適應這一新形勢的發展，檔案部門應培養造就一批具有世界科技前沿水平的高層次的檔案人才隊伍和檔案學科帶頭人，不斷更新知識，以適應新時期檔案事業發展的需求。

第五篇：計算機在材料加工中的應用

計算機在材料加工中的應用

摘 要：本文介紹了計算機模擬在材料加工過程中的發展趨勢，它將為企業參與激烈的市場競爭并取得成功提供重要手段，計算機模擬技術必將在未來材料加工技術中起到舉足輕重的作用。

關鍵詞：材料加工；計算機模擬；虛擬制造；

Abstract：This paper has reviewed the developmental history and the important role of computer simulation of materials processing in manufacturing industry for current and proposed materials process applications as well as typical variables interrelate with specific process elements and the capability and payoff of process simulation for these same applications.Keywords：material process，computer simulation，virtual manufacture 1 前言

隨著時代的發展，世界制造業面臨市場開拓和技術發展兩大挑戰。高質量、低成本、短周期的先進制造技術是制造業的發展方向，它的科學性、先進性、正確性和敏捷性對于國民經濟的發展非常重要。虛擬制造技術的出現是先進制造技術的重要標志之一[1-2]。虛擬制造與實際制造有本質區別，它是在計算機防真與虛擬現實技術的支持下，在計算機上進行產品設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗等，是在計算機上實現將原材料變成產品的虛擬現實過程，使得制造技術走出主要依賴于經驗的狹小天地，進入全方位預測，力爭一次成功的新階段，從而縮短產品周期，減少費用，提高質量。材料加工是先進制造技術中重要的組成，它的應用涉及航空航天、汽車、石化、軍事等事關國民經濟的重要產業。在我國加入世貿組織之后，我國的制造業面臨更多更大的機遇與挑戰。材料加工與以切削為主體的冷加工相比，其特點是: 從質量評價標準上，在保證零件尺寸形狀精度和表面質量的同時，更注重保證零件和結構內部組織性能和完整性;在產品和零件設計上，更強調針對復雜型腔和曲面的能力;在工藝過程中，除了運動和外力作用等因素，還涉及溫度場、流場、應力應變場及內部組織的變化;生產環境惡劣，控制因素多樣。以上特點反映了材料加工過程對綜合自動化和信息集成的需求和復雜性，因此，充分了解材料加工計算機模擬的重要性及其發展趨勢，對于推動我國制造業的科技進步，縮短產品的開發和加工周期，快速響應市場，提高競爭能力，真正體現高速、高效、高質的制造優勢，具有重要的意義。2計算機模擬技術的發展

計算機模擬是制造業發展的產物。以有限元方法為基礎的計算機模擬技術是20 世紀技術發展的巨大成果，在工程物理科學的各個分支領域都起著十分重要的作用。新材料、新工藝、新產品、高要求、高精度、低成本的現代制造模式要求深入了解和掌握材料成形機理、過程變化，在計算機上實現過程顯現，開拓科學的工藝和設計方法，實現最優設計與制造。因此，計算機數值模擬技術以及以此為基礎的優化設計方法研究成為當今和今后國內研究的熱點。

2.1宏觀模擬向微觀模擬深入

我們知道在工程中使用的金屬材料大多數為多晶材料，材料的微觀組織形態直接影響零件的機械性能和物理性能，所以選擇合理的加工工藝參數十分重要。材料加工過程微觀組織的計算機模擬由于具有描述分子級尺寸水平的能力，這將對控制材料晶粒大小及分布，進一步了解位錯的產生和運動、晶界結構、防止內部空洞和微裂紋的萌生和擴展等問題提供了新的方法[3-4]，將大大推動材料微觀結構研究的進展，并對確定優化材料加工的工步數和順序、熱處理方案十分有益。此外，在金屬成形過程中，適用的優化準則對材料最終的力學性能和微觀組織性能具有重要的影響，通過優化坯料形狀或預成形模具形狀、模具速度使最終鍛件具有良好的尺寸精度、少無飛邊和所期望的微觀組織。為此，一方面要要研究合適的優化設計變量的選擇，包括影響終鍛件力學組織性能的狀態變量和過程變量，即形狀設計變量和速度設計變量。另一方面要研究和建立微觀組織優化設計的目標函數，該目標函數考慮晶粒尺寸大小及分布，再結晶晶粒尺寸、再結晶程度和無再結晶部分的晶粒尺寸及其體積分數。

2.2高精度、高效三維有限元模擬

近二十年間，以有限元法為核心的數值模擬技術在金屬塑性成形領域中應用，所采用的理論體系從小變形彈塑性有限元理論、剛-(粘)塑性有限元理論，到現在的大變形彈-(粘)塑性有限元理論，分析技術發展迅速，逐漸趨于成熟。采用大變形彈-(粘)塑性有限元法分析金屬成形問題，不僅能按照變形路徑得到塑性區的發展情況，工件中的應力、應變的分布規律，以及幾何形狀的變化，而且能有效地處理卸載，計算殘余應力、殘余應變，從而可以分析和防止產品的缺陷等問題，符合金屬成形對于精密化模擬分析的要求。目前，二維大變形彈-(粘)塑性有限元法模擬技術已日趨成熟，并已在工程中得到成功的應用。但大變形彈-(粘)塑性有限元法是建立在有限變形理論基礎上的，需要對變形梯度進行多次分解，從分析金屬成形過程的角度出發，計算工作量大，而金屬成形過程通常是在高溫下進行的，工件在發生變形的同時伴隨有溫度的變化，因此，在分析金屬成形過程模擬中，還必須考慮溫度的影響，即進行溫度場與變形場的耦合計算，特別是工程中可以簡化為二維分析的問題并不多，三維模擬是必然趨勢，三維問題分析在數學模型和圖形處理上的復雜程度大大增加，由此引起的計算量猛增，比二維問題的計算量高出幾十倍甚至上百倍，這對于計算機存儲量的要求也隨之增加。近年來，由于計算機軟硬件技術的迅速發展和數值計算方法的不斷完善，使三維問題的分析成為可能。一方面，人們在研究提高計算速度的方法，開發了大規模計算問題的并行計算方法(Parallel Computation)，利用并行處理機中多CPU 可同時工作的特點，配以軟件編程中的并行處理方法，使計算速度大為加快，目前國際上許多商業軟件都推出了并行版，如ANSYS、MARC、LS-DYNA3D 等;另一方面人們在研究改善計算方法，眾所周知，金屬成形過程中，坯料的變形特別大，若采用更新的拉格朗日法(Updated Lag rang ian Method)進行計算時[10]，初始劃分的單元網格逐漸畸變，若將已經畸變的網格形狀作為增量計算的參考構形，將導致計算精度降低，甚至引起不收斂，為克服上述問題，通常當網格畸變到一定程度后，必須停止計算，重新劃分適合于計算的網格，通過新舊網格間信息場量的插值傳遞，再繼續進行計算，要完成一個成形問題的模擬，通常需要多次重劃網格，這將導致計算量的增加和由于多次插值帶來的計算精度的降低，因此，許多研究開發人員正致力于改進三維網格重劃的自適應能力和自動化程度，改進新舊網格間信息傳遞的插值方法，取得了可喜的進展。同時，開發了ALE法(Arbitrary Lagrangian Eulerian Method)和顯式解法(Explicit Solution)[11]，而ALE 法不再象Lagrangian公式中將網格固定在材料上，而是不依賴于材料的運動而移動，因此可控制網格的幾何形態，ALE 通過利用高階的技術不斷進行網格重劃，從而避免上述問題，提高計算速度和精度，這對于為提高計算精度和效率而進行的網格細劃十分有利，該方法已在MSC/ DYTRAN、Press Form 等軟件中得到成功的應用，而顯式解法主要是為解決非線性問題隱式求解時為保證求解精度需反復迭代，使計算量猛增的問題，目前該方法已成功地應用于LS-DYNA3D 中[12]。另外，隨著計算機軟硬件的迅速發展，計算速度問題也將逐步得到解決。

到目前為止，二維大體積金屬成形過程有限元模擬技術已趨成熟，國內外先后開發了許多商品軟件，這些軟件多適用于二維問題、偽三維問題及簡單三維問題的分析。通過使用彈-塑性-實時響應模型，可確定完整的應力、應變和撓曲變化狀況，殘余應力也容易被計算。近年來，金屬成形工業對三維過程模擬提出了更高更精確的要求。對于處理復雜三維金屬塑性成形問題，雖然存在模具型腔幾何形狀描述、動態邊界條件及網格重劃等技術難點[5]，隨著計算方法的完善和計算機技術的進步，開發出使用便捷且適用范圍廣的三維有限元程序已成必然。一方面研究提高計算速度的方法，通過計算機技術中多個CPU 可同時運行的并行處理技術和軟件編程中的并行處理方法，開發大規模計算問題的并行計算方法，從而大大提高計算效率;另一方面不斷完善計算方法，對于影響三維模擬精度的若干技術問題，如初始速度場的生成、摩擦邊界條件的處理、剛性區和塑性區的區分、縮減因子的確定、收斂準則的選擇和熱力耦合等問題，在保證求解精度和效率的前提下，均可采用二維有限元模擬中相關的算法和處理技術。而模具型腔幾何形狀描述、動態邊界條件及網格生成和重劃等技術難點與二維模擬相比有較大的區別，這些問題處理的正確與否將直接關系到模擬分析的可靠性和求解效率。因此，人們在不斷地尋求解決的方法。Cho等[6]為了解決復雜三維問題，采用考慮熱傳導的三維熱黏塑性有限元模型，將一個無法用解析式描述的任意復雜形狀的模具表面，通過Ferguson分片，用一個分片連續的形式給出，將被網格重構的變形體分為表面自適應層和中心區兩部分，提出一種基于體適應映射法的三維網格重構技術。所提出的網格重構方法是以產生線性八節點六面體單元為基礎的。在表面自適應層上自動產生網格后，中心區通過體適應映射法自動生成網格，并對萬向節的熱鍛過程進行了完整的模擬。此外，在計算機上處理三維金屬成形，還需進一步提高模擬的可視化水平，擁有良好的用戶界面是非常重要的。隨著計算機裝載了三維圖形處理程序及計算速度和硬件水平的提高，可在前后處理中大量應用可視化技術，用戶在二維屏幕上可直接觀看物體的三維圖形和數據。在金屬成形過程模擬中，可通過采用切片技術和鏡像顯示技術觀測物體某一橫截面或整個結構的變化情況，點跟蹤技術可使用戶了解在成形過程中原始材料上任意點的流動情況，同時繪制這些點的過程參數變化曲線圖。

2.3單目標優化設計到多目標優化設計滲透 金屬材料的成形通常在高溫下進行，工件塑性成形是一個復雜的熱力學過程，受到應力應變分布不均勻、硬化和再結晶等因素的影響，而工件的形狀和尺寸精度及其內部質量和性能決定著產品質量。熱處理過程作為材料加工中不可缺少的環節，是一個包含溫度、相變、應力/應變相互作用的復雜過程，是一個多機制綜合作用的過程。對其進行組織性能預測的數值模擬，首先必須通過大量實驗，使模擬技術建立在可靠的試驗數據基礎上，建立準確的數學模型，將組織場-變形場-溫度場三者進行耦合計算，將成形過程與熱處理工藝的模擬與質量控制相結合，使模擬結果更準確。由此可作為參考對影響成形過程和熱處理工藝的各種工藝參數進行綜合優化設計，以適應先進制造技術的要求(高精度、高質量、高效率)。

2.4虛擬制造系統的開發

現代化制造加工業的目的應是適應全球市場需求，目標應是應用CAD/CAE/CAM技術來實現優質、高效、低費用產品生產。為適應現代化制造業中要求柔性化、快捷、低成本及高質量的要求，在生產設計中互相借助彼此硬件和軟件技術，把最先進的技術集中起來不失為一種好的解決方法。但這種集成與常規的集成技術不同，它是虛擬的，是一種并行工程思想與先進制造技術的綜合體現。它主要包括:

1、敏捷制造(AM):利用“競爭—合作/合同”機制，發揮局部特長;

2、并行工程(CE):實現同步設計、加工、核算和管理;

3、專家系統(ES):實現領域知識和復雜問題的評價和求解;

4、網絡技術及先進的管理系統(NT-MS):實現先進集成技術的最快捷的手段。圖1 為虛擬系統的結構圖。基于虛擬系統的制造業，將是21 世紀市場上一種較好較快實現產品的運營方針，可大大減低新產品開發風險，提高經濟效益，最終使企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

圖 1 虛擬系統的結構圖

2.5反向設計技術與專家系統

在某一給定的成形工藝中，最終產品的材料狀態和幾何形狀取決于諸多工藝參數(加載條件、模腔形狀、模具潤滑條件、初始坯料幾何尺寸等)，若考慮某些工藝參數固定不變，則通過對另一些工藝參數的反復模擬和修改，以得到所希望得到的最終產品的材料狀態和幾何尺寸，成形工藝的設計可認為是對于初始坯料和隨后的各預成形坯及模具的設計，但這種反復迭代的方法需要花費大量的計算時間是極不經濟的。八十年代中，S.Kobayashi 等系統研究了這一問題，提出了反向模擬技術(Backward Tracing Technique)，即從一給定的最終形態，沿著相反的加載路徑，反向模擬實際的工藝過程，該方法為工藝設計開辟了新途徑。近十年來，反向模擬技術得到了一定的進展和應用，但始終沒取得突破性進展，其主要原因是從最終形態反向模擬時，無法給定初始場量，因此獲得的初始毛坯設計在理論上存在缺陷，無法估計設計所帶來的誤差。近年來，工藝設計與優化的技術取得了新的進展，提出了敏感性分析(Sensitivity Analysis)的反向設計方法(Inverse Method)，該方法將預成形設計和模具設計問題處理為優化問題，用嚴密的數學公式進行描述，將優化問題的目標函數定義為一組給定設計變量中所希望的最終狀態和數值計算狀態之間的誤差的某種度量，敏感性分析是一種廣泛用于計算目標函數梯度的方法，由于所求解的問題高度非線性并具有歷史依賴性，因此，最適合應用直接差分法(Direct Differentiation Method)，控制方程直接由敏感性場的場量公式差分得到。該方法已成功地應用于坯料和模具形狀的優化設計中。另外，在材料加工領域中，許多設備和工藝問題主要還是利用已經總結出來的經驗公式和參數，加上仍存在于專家頭腦中的經驗知識來解決。在實際生產中，經驗知識的運用往往多于數學分析運算，且很有效，因此，如何充分發揮這些知識的作用，充分利用這一資源，具有非常重要的意義。專家系統就是很好的解決方法，它利用知識的顯式表示、事實和推理技術，以解決通常需要專家才能解決的問題。一個典型的專家系統包括: 知識獲取的裝置，收集專家們在該領域的規則和知識，這一裝置也包括規則編輯器，允許用戶改進現有規則和增加新的規則;存儲事實和規則的數據庫，該數據庫通常可與其它數據庫系統結合；一個推理機，以確定如何應用知識規則來解決問題：一個用戶界面，以允許非專家的用戶使用該系統來解決特殊問題。該方法正廣泛應用于材料加工的工藝設計中。

2.6新模擬技術開發

數值分析的巨大成果是有限元方法。但是，當網格高度畸變時，這種以單元作為基本概念的方法卻有許多難以處理的問題，主要原因是網格的存在妨礙了處理與原始網格線不一致的不連續性和大變形。在處理這類問題時，有限元法通常采用網格重構，但這樣不僅計算費用昂貴，而且會使計算精度受損[13]。為解決上述問題，近年來，一種新的無網格數值方法正在迅速發展。無網格方法將連續體離散為有限數目的質點，位移場函數在沒有明顯網格的情況下通過這些質點的插值得到，該方法僅采用基于點的近似，而不需要節點的連續信息，不僅避免了繁瑣的單元網格生成，而且提供了連續性好、形式靈活的場函數，具有前后處理簡單、精度高等方面的優點。在處理彈塑性、裂紋擴展、移動界面、高速碰撞以及具有大變形特征的工業成形問題時具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。無網格方法以其在場函數近似、局部特征描述等方面特有的優點，越來越受到國內外學者的關注，呈現出強勁的發展勢頭，具有廣闊的應用前景和重要的研究價值。

3結語

先進制造技術是制造業賴以生存、國民經濟得以發展的主體技術，以制造技術為焦點的技術競爭已在全球展開。計算機模擬技術使制造技術走出從前主要依賴于經驗的狹小天地，進入全方位預測，力爭一次成功的新階段，從而實現有效的現代工程設計和迅速的新產品開發。隨著計算機模擬技術的不斷完善發展，它將繼網絡技術和數據庫技術后成為21 世紀材料加工技術的又一技術支撐環境。

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