劉志華

（身份證號：130230197802122748）

淺析計算機技術在機械工程中的應用

劉志華

（身份證號：130230197802122748）

隨著計算機技術的發(fā)展，計算機已經(jīng)在機械工程的科研領域占據(jù)著重要地位。本文就計算機技術在機械工程中的應用進行分析。

計算機技術；機械工程；應用

1　計算機技術的發(fā)展

1.1可視化技術

包括數(shù)據(jù)庫可視化、監(jiān)測信息可視化、可視化輔助設計等方面?？梢暬夹g對提高有限元法應用的可靠性和精確度方面起著非常重要的作用。

1.2虛擬現(xiàn)實技術

它是一種可以創(chuàng)建和模擬體驗現(xiàn)實世界的計算機技術，它將真實世界的各種媒體信息有機地融進虛擬世界構造了用戶能與之進行各個層次交互處理的虛擬信息空間。

1.3多媒體仿真技術

它是在科學計算機可視化和可視仿真技術基礎上發(fā)展起來的，它用不同媒體形態(tài)描述不同性質(zhì)的模型信息將系統(tǒng)行為和形態(tài)、數(shù)學模型和物理模型以及它們的時空表現(xiàn)模式有機統(tǒng)一地建模和求解。這種特點更適合于科學研究和工程設計的需要，因而受到工程界的普遍重視。

2　計算機輔助設計的發(fā)展及重要性

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機器生產(chǎn)的前提，同時也是決定機械性能的最主要因素，一部機器的質(zhì)量及工作性能的好壞很大程度上取決于設計質(zhì)量，狹義的機械設計僅指技術性的設計過程，廣義的機械設計是指設計者根據(jù)使用要求和現(xiàn)有的條件，對機械的工作原理、結構、剛度和強度、各個零部件的材料和形狀尺寸以及潤滑方法、力和能量的傳遞方式等進行分析、構思和計算，并將其形成具體的描述以作為機械制造依據(jù)的工作過程。這不僅是一個創(chuàng)造性的工作，同時也是建立在豐富的成功經(jīng)驗基礎上的工作，只有將兩者結合起來，才能設計出高質(zhì)量的機器。

3　機械工程計算中CAD技術的應用

CAD，即計算機輔助設計系統(tǒng)是指在計算機硬件和軟件的支撐下，通過對機械工程產(chǎn)品進行描述、造型、系統(tǒng)分析、優(yōu)化、仿真和圖形化處理的研究與應用，使計算機輔助工程技術人員完成產(chǎn)品全部設計過程的一種現(xiàn)代設計技術。CAD中設計者與計算機密切合作，在決定設計策略、信息處理、修改設計以及分析計算方面充分發(fā)揮著各自不同的專長。利用計算機存儲信息、檢索、分析計算、圖形與文字處理以及其他重復的驗算工作。當前CAD系統(tǒng)的硬件環(huán)境主要是工程工作站及個人計算機。工作站是具有高速的科學計算、豐富的圖形處理及靈活的窗口與網(wǎng)絡管理功能的交互式計算機系統(tǒng)，它一般具有32位或64位字長的中央處理器（CPU），廣泛采用精簡指令（RISC），超標量、超流水線及超長指令技術，具有Unix操作系統(tǒng)和X窗口管理系統(tǒng)，在一個分布式的網(wǎng)絡環(huán)境下運行。

4　機械工程計算中CAE技術的應用

CAE，即計算機輔助工程作為一種綜合應用計算力學、計算數(shù)學、信息科學等相關的綜合工程技術機械工程計算中CAE技術的應用是指使用有限元軟件對機械結構進行分析，強度應力、剛度應變和變形、動態(tài)特性固有頻率、振動模態(tài)、熱態(tài)特性溫度場、熱變形。在CAE分析的一般流程及其技術應用特帶你的基礎上，研究幾何模型的建立、有限元模型的建立包括網(wǎng)絡劃分、整機系統(tǒng)的分解與合成、邊界及載荷處理等、求解、結果數(shù)據(jù)分析等系統(tǒng)CAE的應用技術。

5　機械工程計算中計算機仿真技術的應用

計算機仿真技術又稱虛擬樣機技術，設計人員在計算機上建立樣機模型，對模型進行各種動態(tài)性能分析，然后改進樣機設計方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物樣機實驗的一種新型技術。在機械工程計算中通過建立真實系統(tǒng)的計算機模型，分析實際系統(tǒng)的行為特征。計算機仿真技術的關鍵因素在于建立真實的系統(tǒng)計算機模型，包括數(shù)學模型和仿真模型，而且具有經(jīng)濟、可靠、使用、安全、靈活以及可重復使用等優(yōu)點，目前在機械工程計算中已經(jīng)成為許多復雜系統(tǒng)進行分析、設計、實驗等的必不可少的手段。計算機仿真技術以數(shù)學理論為基礎，以計算機和各種物理設施為設備工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或者設想的系統(tǒng)進行試驗仿真研究。

6　機械工程計算中CAM技術的應用

CAM，即計算機輔助工程分析是指一系列對機械工程產(chǎn)品設計進行各種模擬、仿真、分析和優(yōu)化技術，是一種利用計算機輔助求解復雜工程和產(chǎn)品結構強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優(yōu)化設計等問題的近似數(shù)值分析方法。CAE技術主要包括有限元分析、運動學和動力學分析、流體力學分析以及優(yōu)化設計分析等內(nèi)容。利用計算機輔助編制CNC機床的零件加工程序。CAM技術在機械工程中的主要作用是數(shù)控加工，它與CAD技術相互作用，是密不可分的一個整體，許多CAD系統(tǒng)都有輔助的CAM數(shù)控加工模塊，用CAD生成的圖形信息或者數(shù)據(jù)，然后通過轉(zhuǎn)換變成控制指令，然后設置加工參數(shù)等，由此可見CAD/CAM技術是現(xiàn)代機械工程發(fā)展的必然趨勢。

7　結語

伴隨著我國科學技術現(xiàn)代化水平的不斷提高，計算機技術在機械工程計算當中應用也越來越普及，利用計算機技術建立機械工程的動力學模型，然后進行計算機仿真技術分析，獲得產(chǎn)品結構的強度應力、剛度應變和變形、動態(tài)特性固有頻率、振動模態(tài)、熱態(tài)特性溫度場、熱變形等參數(shù)，根據(jù)計算分析得到容易導致機械出現(xiàn)疲勞失效的風險以及其它潛在問題。

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2015-6-27