計(jì)算機(jī)在機(jī)械工程中的有效運(yùn)用研究

趙 勇

(蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215000)

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了多次的轉(zhuǎn)型升級(jí)，并且在“互聯(lián)網(wǎng)+”的作用下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，包括日常生活、國(guó)防科技、教育教學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等等，在市場(chǎng)的導(dǎo)向作用下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在功能和系統(tǒng)建設(shè)方面也都日益趨于完善化。結(jié)合目前計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域中的普遍性應(yīng)用情況，其應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用效果最為顯著的技術(shù)包括以下幾種：一是計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)可視化輔助、監(jiān)測(cè)信息可視化、數(shù)據(jù)庫(kù)可視化等，在可視化技術(shù)的作用下有限元法應(yīng)用的精準(zhǔn)度、可靠度等都會(huì)得到大大提升。二是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主要是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用下來對(duì)真實(shí)的世界進(jìn)行模擬再造，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)世界各種媒體信息的有機(jī)整合，使用戶能夠在技術(shù)的作用下體驗(yàn)與真實(shí)世界一般無二的虛擬環(huán)境，增強(qiáng)了用戶的體驗(yàn)感。三是多媒體仿真技術(shù)，該技術(shù)是在計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)、可視化仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的一種全新技術(shù)，通過不同媒體形態(tài)來描述不同性質(zhì)的模型信息，并將其系統(tǒng)形態(tài)、行為特征、物理模型、時(shí)空表現(xiàn)模式、數(shù)字模型等在有機(jī)整合的基礎(chǔ)上進(jìn)行建模。相比較前2種技術(shù)而言，計(jì)算機(jī)多媒體仿真技術(shù)更適用于工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究，受到了工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。將計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛地運(yùn)用于機(jī)械工程領(lǐng)域，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用下來對(duì)機(jī)械工程相關(guān)原理、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)以及零部件的材料、尺寸、形狀、能量動(dòng)力傳輸方式等進(jìn)行科學(xué)計(jì)算、分析，不僅可以使機(jī)械工程構(gòu)造相關(guān)描述更加具體化，且能夠?yàn)闄C(jī)械的制造與生產(chǎn)提供更具科學(xué)性的依據(jù)。

2 計(jì)算機(jī)在機(jī)械工程中的有效運(yùn)用

2.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是通過對(duì)電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，來就系統(tǒng)本身的行為、功能、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)控制參與人員的思維過程與行為予以動(dòng)態(tài)化模擬的技術(shù)。就計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本身而言，它不僅是一種描述性的模擬技術(shù)，更是獨(dú)特的定量分析方法。通過對(duì)某一系統(tǒng)及過程模擬化系統(tǒng)的構(gòu)建，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以在一系列有條件、有目的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的作用下，充分刻畫系統(tǒng)本身特征，由此得到相關(guān)數(shù)量指標(biāo)，為決策者的決策制定提供定量分析相關(guān)理論結(jié)果依據(jù)。目前隨著我國(guó)機(jī)械工程的自動(dòng)化、高精密化、高效化、高速化、輕量化發(fā)展，機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了極大程度地優(yōu)化調(diào)整，這使得機(jī)械工程設(shè)計(jì)難度加大。隨著機(jī)械動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，使得我國(guó)機(jī)械工程設(shè)計(jì)能夠獲得更加更具先進(jìn)性的設(shè)計(jì)方法。如，實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)能解析建模法、傳遞矩陣建模法、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析建模法、機(jī)械能解析建模法、機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)混合建模法等。這些都屬于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)范疇，是計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械工程運(yùn)行系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、行為進(jìn)行的逼真模擬。具體而言，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械工程中的運(yùn)用主要涉及到了以下幾個(gè)方面：一是機(jī)械加工。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的作用下，能夠幫助機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行機(jī)理，由此來為機(jī)械加工性能的提高提供必要的理論支持。二是故障診斷。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的輔助作用下，有助于促進(jìn)機(jī)械工程人員實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障定量分析，并在增加對(duì)故障機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的科學(xué)診斷與預(yù)測(cè)。

2.2 計(jì)算機(jī)CAE技術(shù)

CAE技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，能夠在有限元分析軟件、疲勞分析軟件、計(jì)算機(jī)分析程序等的共同作用下，針對(duì)機(jī)械生產(chǎn)與加工設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的迅速、精準(zhǔn)計(jì)算與分析，由此來幫助我們深化對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的全面分析，包括機(jī)械振動(dòng)模態(tài)、固有頻率、變形、剛度應(yīng)變、強(qiáng)度等。CAE技術(shù)的作用范圍較為廣闊，涵蓋了載荷處理、網(wǎng)絡(luò)劃分、整機(jī)系統(tǒng)合成與分解等各個(gè)方面?；跈C(jī)械工程的特殊性，使得其在生產(chǎn)作業(yè)過程中需要面臨極為復(fù)雜的受力及變形情況，這使得我們難以在設(shè)計(jì)階段得到各類零部件的相關(guān)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。為充分掌握機(jī)械生產(chǎn)作業(yè)中零部件受力情況，做到數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化掌握，就需要在傳統(tǒng)假設(shè)性方法的基礎(chǔ)上，積極引入計(jì)算機(jī)CAE技術(shù)，由此來彌補(bǔ)傳統(tǒng)分析技術(shù)存在的不足。并在CAE技術(shù)的作用下，簡(jiǎn)化機(jī)械工程計(jì)算任務(wù)、明晰程序?qū)哟?，促進(jìn)機(jī)械相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)。

2.3 計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)

CAD技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)功能的綜合調(diào)用，來針對(duì)某項(xiàng)具體的機(jī)械工程開展極具針對(duì)性的設(shè)計(jì)工作，并在設(shè)計(jì)建立、分析、修改、優(yōu)化的過程中，逐步實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流程化。CAD技術(shù)主要被應(yīng)用于機(jī)械工程設(shè)計(jì)階段，能夠在符號(hào)庫(kù)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、二維繪圖等的作用下，通過CAD本身的建模功能，來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的二維制圖以及三維造型。由此來將機(jī)械工程中一些基本的架構(gòu)以一種更為直觀的方式展現(xiàn)在我們面前。從結(jié)構(gòu)上來講，CAD系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)軟硬件2部分組成，包括軟件部分的專業(yè)應(yīng)用軟件、圖形漢字支撐軟件、系統(tǒng)軟件，硬件部分的數(shù)據(jù)圖形輸入輸出設(shè)備、圖形顯示設(shè)備、運(yùn)算設(shè)備、外部存儲(chǔ)設(shè)備、信息傳輸硬件平臺(tái)等。目前CAD技術(shù)憑借自身存儲(chǔ)便捷、快捷處理、簡(jiǎn)單易掌握等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，在CAD輔助設(shè)計(jì)、繪圖的作用下，將能夠最大程度縮短設(shè)計(jì)周期，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。

3 結(jié)語

綜上所述，伴隨著我國(guó)科技化發(fā)展程度的加深，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用范圍將得到不斷地拓展，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開展機(jī)械工程輔助設(shè)計(jì)構(gòu)建動(dòng)力學(xué)模型，也將成為今后我國(guó)機(jī)械工程的主要發(fā)展方向。在今后的工作中，要求機(jī)械工程行業(yè)工作人員要繼續(xù)加大對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)潛在機(jī)械工程功能的研討力度，以此來促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中潛在功能和優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮與利用，為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工程的現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化發(fā)展提供必要的技術(shù)支持。