計(jì)算機(jī)技術(shù)在高分子材料工程中的應(yīng)用

1、計(jì) 算 機(jī)技 術(shù) 在 高 分子 材料與 工程 中的應(yīng)用化 112-2 201169502225田新CAM 的核心是計(jì)算數(shù)值控制(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控)。數(shù)控已廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備的控制,如注塑機(jī)、擠出機(jī)、壓延機(jī)及各種連續(xù)合成裝置。（3）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)工藝規(guī)劃是從原材料到產(chǎn)品之間加工順序和所需條件的規(guī)劃,這項(xiàng)工作需要有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工程師進(jìn)行復(fù)雜的規(guī)劃。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃 CAPP 也是運(yùn)用人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)以及專(zhuān)家系

2、統(tǒng)等計(jì)算機(jī)科學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高分子材料的合成及加工今后也可能采用這種方法,如通過(guò)氣體輔助注塑成型實(shí)驗(yàn)與仿真研究[1],借助計(jì)算機(jī)輔助工程分析技術(shù)所提供的信息,優(yōu)化模型設(shè)計(jì),確定最佳的工藝參數(shù)配置,減少試模和修模次數(shù)。CAPP 的作用不僅在于節(jié)省了人工傳遞信息和數(shù)據(jù),更有利于產(chǎn)品生產(chǎn)的整體考慮。設(shè)計(jì)工程師從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中,可以獲得并考察所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的加工信息,制造工程師可以從中清楚地知道產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求。全面考慮這些信息,可以使產(chǎn)品的生產(chǎn)獲得更大的

3、效益。2.2 2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是通過(guò)不斷采集被控對(duì)象的各種狀態(tài)信息,由計(jì)算機(jī)按照被控對(duì)象的模型和一定的控制策略實(shí)時(shí)地計(jì)算和處理后,作為控制信息去推動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu),被控對(duì)象自動(dòng)地、準(zhǔn)確地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行,以減少人力,提高生產(chǎn)質(zhì)量。目前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在大宗高分子材料合成裝置中已被采用,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的合成。目前主要采用的控制系統(tǒng)是集散型系統(tǒng),采用有線方式聯(lián)系。使用計(jì)算機(jī)作為控制工具,控制系統(tǒng)及控

4、制技術(shù)在廣度和深度上都在不斷發(fā)展。在廣度上,向著大系統(tǒng)或系統(tǒng)工程方向發(fā)展。從單一過(guò)程、單一對(duì)象的局部控制到對(duì)整個(gè)工廠等復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行控制;在深度方面則向著智能化發(fā)展,引進(jìn)自適應(yīng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等各種控制方法,并根據(jù)感知的信息進(jìn)行推理分析、直觀判斷,自行學(xué)習(xí)解決問(wèn)題,獲得更高層次的控制效果。在流變學(xué)理論的基礎(chǔ)上,張海等[2,3]通過(guò)尋找混煉質(zhì)量指標(biāo)與混煉過(guò)程可控參數(shù)之間的關(guān)系,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建立了預(yù)測(cè)質(zhì)量指標(biāo)可塑度和分散度的數(shù)學(xué)模型。

5、在實(shí)際生產(chǎn)中可實(shí)現(xiàn)混煉膠質(zhì)量的在線自動(dòng)檢測(cè)。他們還以橡膠混煉的工藝參數(shù)為因素,根據(jù)實(shí)際情況確定優(yōu)化目標(biāo)和需優(yōu)化因素的優(yōu)化方法,實(shí)現(xiàn)了由微機(jī)實(shí)時(shí)控制的橡膠混煉過(guò)程的全自動(dòng)化,不僅節(jié)省了人力、物力,而且便于在實(shí)際生產(chǎn)中判斷生產(chǎn)規(guī)程是否處于最優(yōu)化,從而提高生產(chǎn)效率。2.3 2.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在建立模型(數(shù)學(xué)模型、過(guò)程模型等)的基礎(chǔ)上,對(duì)所要模擬的客觀或理論系統(tǒng)進(jìn)行定量研究、試驗(yàn)和分析,以便為系統(tǒng)的實(shí)際操作提

6、供充分的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。這里的“系統(tǒng)”是廣義的,它包括工程系統(tǒng)(如電氣系統(tǒng)等),也包括非工程系統(tǒng)(如生態(tài)系統(tǒng)等)。計(jì)算機(jī)仿真既不是實(shí)驗(yàn)方法也不是理論方法,而是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)基本原理構(gòu)筑起一套模型與算法,從而計(jì)算合理的分子結(jié)構(gòu)與分子行為。計(jì)算機(jī)仿真覆蓋了高分子物理、高分子化學(xué)、高分子材料加工與高分子材料的分子設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家都在開(kāi)拓該領(lǐng)域的研究。3 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域3. 3.

7、1 計(jì)算機(jī)用于新材料的設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)用于新材料的設(shè)計(jì)材料設(shè)計(jì)是指通過(guò)理論與計(jì)算預(yù)報(bào)新材料的組分、結(jié)構(gòu)與性能,或者通過(guò)理論與設(shè)計(jì)來(lái)“訂做”具有特定性能的新材料,按生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)最佳的制備和加工方法。材料設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)對(duì)象和所涉及的空間尺寸可分為電子層次、原子/分子層次的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和顯微結(jié)構(gòu)層次材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。材料設(shè)計(jì)主要是利用人工智能、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)模擬、知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù),將物理、化學(xué)理論和大批雜亂的實(shí)驗(yàn)資料溝通起來(lái),用歸納和演繹相結(jié)合