計(jì)算機(jī)科技對材料設(shè)計(jì)的影響分析

曹一鳴

摘 要：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容十分廣泛，而且其具有明顯的融合性特征，它與電子工程、通信技術(shù)和數(shù)學(xué)等學(xué)科緊密結(jié)合，近年來發(fā)展和更新的極為迅速。如今，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)正在逐步應(yīng)用到材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域，促進(jìn)了材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展。基于此，以AUTOCAD為例，分析計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)對于材料設(shè)計(jì)的影響，以供參考。

關(guān)鍵詞：AUTOCAD;計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù);材料設(shè)計(jì);影響

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.06.091

1 引言

作為二十一世紀(jì)最偉大、最卓越的技術(shù)發(fā)明之一，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)開辟了人類智力的新紀(jì)元。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍也更加廣泛。人們在日常辦公時(shí)，最常用的就是計(jì)算機(jī)辦公軟件。殊不知，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在材料設(shè)計(jì)上也有著很大的影響力。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)可用于新材料的設(shè)計(jì)、材料科學(xué)計(jì)算機(jī)模擬、材料與工藝的自動優(yōu)化，可以將圖像的表現(xiàn)形式從二維擴(kuò)展到三維。如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)師在工作時(shí)不可或缺的重要部分。以AUTOCAD為例，它可以更具體、更直觀地展示設(shè)計(jì)對象，大大降低了設(shè)計(jì)者的勞動強(qiáng)度、計(jì)算機(jī)儲存的萬種色彩可以豐富圖像的色彩，還有就是設(shè)計(jì)底稿方便存放，且可以重復(fù)利用，拉近材料設(shè)計(jì)和生產(chǎn)之間的距離。

2 AUTOCAD簡介

AUTOCAD是一種繪圖軟件，是美國AUTODESK公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)自動輔助設(shè)計(jì)軟件，它主要用于二維繪圖、詳細(xì)繪制和基本三維設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)成為設(shè)計(jì)師在材料設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常使用的繪圖工具。相對于之前的繪圖軟件，AUTOCAD的性能變得更加強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。從之前的服裝加工、商品圖片繪制擴(kuò)展到建筑工程、室內(nèi)設(shè)計(jì)、土木施工等領(lǐng)域。AUTOCAD自身所具有的特點(diǎn)也是人們青睞它的原因之一。它具備十分健全的繪圖和修圖的功能，而且具有強(qiáng)大的圖形編輯功能。它可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力，支持多種硬件設(shè)備和操作平臺。軟件下載方便，具有通用性、易用性，適合各種用戶使用?，F(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，AUTOCAD也在不斷地升級，致力于向多功能，多元化方向發(fā)展。

3 分析計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)對材料設(shè)計(jì)的影響：以AUTOCAD為切入點(diǎn)

3.1 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)可以多角度優(yōu)化材料設(shè)計(jì)質(zhì)量

從空間尺寸和設(shè)計(jì)對象的角度來看，材料設(shè)計(jì)一般分為微觀設(shè)計(jì)層、介觀設(shè)計(jì)層以及宏觀設(shè)計(jì)層。這些層次的數(shù)量級都是十分細(xì)微的，稍不留神就會出現(xiàn)計(jì)算誤差。而計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)不僅可以避免這種情況的發(fā)生，還可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)。AUTOCAD在材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域中以圖像設(shè)計(jì)為主，借助計(jì)算機(jī)的存儲功能、數(shù)據(jù)和圖像的處理來進(jìn)行計(jì)算和繪圖。它可以從立體多角度、多層面來反映設(shè)計(jì)的對象。如果在以前，設(shè)計(jì)師的圖稿基本是在白紙上繪制而成。等到最終展示時(shí)，人們只能看到最直觀的一面，而更細(xì)節(jié)的內(nèi)容或者內(nèi)部的層次只能通過想象來完成，這在一定程度上就會妨礙設(shè)計(jì)者本意的準(zhǔn)確表達(dá)，不能為設(shè)計(jì)者提供更加廣闊的展示空間。而計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)就彌補(bǔ)了這一缺憾，AUTOCAD可以從各個角度展示設(shè)計(jì)圖（平面、立面以及剖面），如圖1為餐廳的AUTOCAD設(shè)計(jì)的立面效果圖，通過放大和縮小等對圖片進(jìn)行細(xì)微處的優(yōu)化，讓人們能夠看到更具體的內(nèi)容。

3.2 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)推動了材料設(shè)計(jì)的簡易化

一般情況下，材料設(shè)計(jì)和分析是要通過嚴(yán)密的計(jì)算，多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和修改來完成的。在實(shí)驗(yàn)過程中，如果沒有計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的參與，將會耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。因此，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)來搜集大量理論數(shù)據(jù)，再把實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)合起來進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。這樣既方便又省事，廣受設(shè)計(jì)者們的喜愛。提起設(shè)計(jì)材料，人們就會聯(lián)想到許多的鉛筆及堆積如山的稿紙。尤其在過去，想要建成一棟樓房，需要花費(fèi)大量的手工的設(shè)計(jì)圖紙，這些圖紙還要經(jīng)過反復(fù)修改和反復(fù)確認(rèn)。因?yàn)闆]有計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)者會花費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)歷來使圖稿變得盡可能的精確。其實(shí)，人工繪圖多少還是會存在較一些不可避免的誤差。自從有了計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳統(tǒng)的手工操作被取而代之。AUTOCAD軟件可以讓設(shè)計(jì)者在很短的時(shí)間內(nèi)繪出大致的樣圖，使復(fù)雜變簡單，大量的快捷鍵降低了設(shè)計(jì)者的勞動強(qiáng)度，快速解決了傳統(tǒng)繪圖浪費(fèi)時(shí)間又不夠精確的問題。所以，計(jì)算機(jī)技術(shù)使得材料設(shè)計(jì)變得更加簡便，節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。

3.3 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)有利于增強(qiáng)圖像色彩效果

人們在科學(xué)研究的過程中，可以利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)獲得大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，計(jì)算機(jī)的存儲能力廣受研究者的青睞。它可以讓很多研究數(shù)據(jù)得以保存，并能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和查詢。AUTOCAD軟件利用計(jì)算機(jī)的圖像處理和分析功能，幫助設(shè)計(jì)者選取最優(yōu)化的顏色。我們知道，就算設(shè)計(jì)者筆的顏色再多，也沒有計(jì)算機(jī)中儲存的顏色豐富。設(shè)計(jì)材料尤其是圖紙，除了用鉛筆簡單畫出框架之外，一些具體的布局也需要使用不同顏色的筆來作為區(qū)分。AUTOCAD里的上萬種顏色可供設(shè)計(jì)者隨意挑選，自由調(diào)和，大大豐富了圖像的色彩效果，加之畫質(zhì)清晰，方便人們看圖稿的細(xì)節(jié)部分，以及用不同的顏色來區(qū)分不同的布局，給設(shè)計(jì)帶來全新的視覺效果。

3.4 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)促進(jìn)了材料設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)存儲以及重復(fù)利用

材料學(xué)信息具有類型多、數(shù)據(jù)體系龐大的特點(diǎn)，給研究人員的查詢帶來極大的不便，因此利用計(jì)算機(jī)建立不同材料的數(shù)據(jù)庫就顯得十分必要。這些數(shù)據(jù)庫儲存的數(shù)據(jù)可以方便研究人員隨時(shí)查詢，便于對材料數(shù)據(jù)管理。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)成果被反復(fù)使用，對設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化起到一定推動作用。像以前紙質(zhì)的圖紙和材料，第一份是最珍貴的。因?yàn)榧堎|(zhì)的圖紙本不利于保存，隨著時(shí)間的推移還有可能出現(xiàn)發(fā)黃、變質(zhì)、毀壞以及遺失等問題。即便后來有了復(fù)印機(jī)，復(fù)印出來的副本也沒有原稿清晰，而且也沒有了其他的色彩。AUTOCAD繪圖軟件就輕易解決了這一難題，當(dāng)設(shè)計(jì)者把圖稿繪制完成之后，可以選擇復(fù)制和保存，圖像不會有任何的改變和損壞。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)同種類型材料的過程中，只需將原來設(shè)計(jì)好的樣本調(diào)用出來，并結(jié)合不同的要求進(jìn)行簡單的微調(diào)就可達(dá)到目的，大大地節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。

4 總結(jié)

綜上所述，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)促使了材料設(shè)計(jì)學(xué)的優(yōu)化升級，推動了材料設(shè)計(jì)的簡易化，讓，降低材料設(shè)計(jì)師的工作強(qiáng)度、有利于增強(qiáng)圖稿的色彩效果、促進(jìn)了材料設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)存儲以及重復(fù)利用。筆者認(rèn)為，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及在材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，其必將促進(jìn)材料設(shè)計(jì)朝著智能化、節(jié)約化以及高效化等方向發(fā)展。

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