关于机械工程中材料选用分析

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　　【摘 要】随着科学社会的不断进步和发展，机械工程材料的选择不仅仅是局限在设计方案即零件结构确定之后才开始进行的了，目前的发展状况要求在设计初期就要考虑到设计结构以及材料的选择，对不同的材料进行分析、筛选、评比及优化选择。采用这样的方式能上让机械工程选材向科学化和量值化方向发展，在很大程度节省了材料成本。优化机械工程材料的选择，能非常好的实现机械工程材料自身的价值。
　　【关键词】机械工程；材料选用；分析
　　1机械材料优选方法的研究
　　1.1工程定量优选法
　　对于选材的定量评价通常都是利用系统工程的观点，将出现的局部问题放到整个系统中进行相关的处理，充分考虑材料内部以及互相之间的联系，进而加以量化，根据相关的评价标准优化选材方法。选材定量评价法，首先关注的就是材料自身的关键性质，之后评价相关的次要性质，除此之外，也可以根据相关程序对材料的所有性质开展综合的评价。在工程材料选择中，比较常用的工程定量法主要有：成本分析法、目标函数法、星形轮廓模型法等。成本分析法指的就是计算出成本与使用性能之间的比值，也就是性价比，使用这种方法可以对选材的成本进行全面、定量的分析。在所有优化方法中，目标函数法是一种相对比较直接的选材方法，利用具体的目标函数式表达相关的材料性质，进而通过相应的计算，实现材料的优化选择。所以，在运用此种方法的时候，首先就要确定适合的目标函数。星形轮廓模型法是一种间接、精确的选择方法，在塑料行业中得到了广泛的应用。
　　1.2计算机辅助系统的优选法
　　計算机辅助系统主要包括KBS系统、CES系统等。此种方法就是利用计算机技术将所有材料进行排列，制作成相应的表格，之后根据实际情况的需要，进行相应材料的选择，同时采取目标优化法解决选材中材料因素互相矛盾的情况。对于一些要求精细加工或者粗糙加工选材的时候，可以利用系统的自动选择工具进行相应的选材。除此之外，对于圆形材料的选择可以设计一套专门的计算机综合选择系统，该系统主要应用在加工研磨中，对于材料进行尺寸切削以及路径切割，同时系统中还有一个简单的技术模数，是评价切割条件时使用的，并且在工具选择以及对评估车削、研磨、钻孔等加工使用寿命中使用。计算机辅助系统的优选法主要就是结合了先进的科学技术，有效的规划了材料选择的方式，并且增加了一些人工智能的技术。
　　1.3层次分析优选法
　　机械工程材料选择所要涉及的方面非常多，比如：经济、生态、社会、环境、技术等，是一个需要考虑多方面因素的问题。并且针对工程材料优选这个多因素问题的时候，可以在制定最佳方案的前提之下，可以将其分成方案层以及指标层等多个层次。在进行工程材料选择的时候，首先就要分析机械工程材料选择的主要影响因素以及互相之间的构成关系，根据现有相关的选材经验，利用层次分析法对机械工程材料的优选过程开展有效的评价，同时全面阐述定性化以及定量化的层次结构、评价模式以及总体评价方法。其开展评价的步骤主要是构建一个工程材料优选的层次分析模型以及相应的判断矩阵，之后开展层次排序，同时对判断矩阵开展一致性的测验，最后在定性、定量的转换中完成工程材料的评价。此项评价体系可以全面的反映工程材料选购的影响因素，非常符合相应工程的实际情况。运用层次分析法可以将抽象的思维进行定量化转换，完全反映工程材料选择的真实信息，有助于进行选择方案的优化以及做出正确的决定。
　　2工程材料合理选用的原则
　　在工程材料的选择上应该遵循工艺性能优良、使用性能良好、充足地供货来源、价格上合理等原则，才是比较优质的工程材料。选用的材料应该具有与机械设备相适应的能量，在经过加热处理后能够在机械设备工作时适应并配合，达到良好的工作状态。材料在使用过程中表现出的性能主要有：材料的强度、塑性、韧性、硬度等力学性能；耐蚀性、抗氧化性的化学性能；电、磁、光、声、热等的物理性能。材料应该也必须符合保质保量地完成机械加工制造。铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性等工艺性能也是不可忽视的。
　　节能减排的发展目标，在材料的选用上也应该充分考虑到。我国是一个资源缺乏的国家，所以应该选择比较常见的材料，短缺的材料尽量少用，以便减少国家能源负担。进口材料也尽量少选择。本地区蕴藏较为丰富的原材料因为其有充足的供应量应该作为选择材料的首选。所需要的材料种类应该偏重少并且集中，这样利于采购和管理。
　　价格也是应该考虑的因素之一，价格却又不是单一，应该多方面统筹规划。生产过程简单、成品率比较高并且成本比较低的材料是比较理想的。机械所生产出的产品的综合成本应该考虑多方面条件：零件的重量、材料的价格、试验研究费用、零件的寿命、零件的加工费用、维修费用。如果综合成本高位运行时，材料的价格相对低时应该适当提高。价值工程原理是：价值=功能/成本。材料本身的价格、材料的性能和使用寿命都在价值的范畴之内，在材料的选用上也应该全盘考虑它的经济效益。
　　3机械工程材料优化选择的方法
　　3.1价值工程优选法
　　价值工程法是指在提高机械工程、产品性能、系统价值的同时减少机械工程成本的分析方法。使用价值工程法要遵循一定的原则。在使用工程造价法的时候需要注意产品成本，在保证产品质量的同时要控制产品的生产成本，这就是成本原则，也是价值工程法最重要的原则。在遵循价值原则的同时还要充分考虑到工艺性原则、使用性原则。且随着价值工程优选法的不断完善，为使价值工程优选法更加适合机械材料的优选，还衍生出了环保性原则和可靠性原则。
　　3.2工程定量优选法
　　工程定量优选法是指机械工程设计时，将小的问题放置到整个设计理论中去进行解决，使用工程定量法能够在整体中解决局部问题，将局部的问题置于整个理论中，能够让内部之间更好的联系起来，成为一个完整的整体。进行工程定量优选法首先就是要对各种材料的特性进行分析，这种分析不仅只是针对材料的主要特性，还要统合其次要性质，进行全方面的分析。最终根据局部问题的特性，充分考虑各种材料的特性，选择最优的材料进行使用。
　　3.3计算机辅助系统的优选法
　　随着科学社会的发展，计算机在各个行业领域都被广泛应用了，机械工程材料优选中也不例外。计算机辅助系统优选法就是利用计算机的KBS系统、CES系统等将所有材料进行分析，讲所有材料的特性以及适用范围制成表格形式，之后再让设计人员根据不同的情况选取适合的材料进行使用，也可以让计算机自动确定最适合的材料，让设计人员能轻松选取材料。使用这种方式能在很大程度上减少设计人员的工作，并且由于计算机的计算具有很强的精准性，也在很大程度上减少了犯错的可能。计算机辅助系统优选法在机械工程材料优选上发挥着很重要的作用，应用范围也十分的广泛。
　　4结束语
　　机械材料的分类多种多样，新型材料也层出不穷，设计人员应该多多了解各种工程材料的优缺点，全面了解国内资源条件、生产情况、国家标准，从实际情况出发，全面考虑使用性能、工艺性能和经济性等方面问题，合理地选用材料。
　　参考文献：
　　[1]陈昌龙.杨红玉.谈谈工程材料的选用方法[J].高等教学研究，2013（02）.
　　[2]韩军.天然生物工程材料[A].第四届全国结构工程学术会议论文集[C]，2012（06）.
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