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金属材料在现代工业产品设计的应用

 论文栏目:重工业论文     更新时间:2019/12/2 11:51:19   

随着现代化科技文化的进步发展,传统的材料应用方式逐渐丧失了在工业产品设计中的地位,社会对于现代化工业产品设计中材料的应用提出了创新的要求。金属材料是工业产品中使用较多的材料,分为金属和合金,具有导电性、导热性、硬度大、强度大、密度高、熔点高、金属光泽良好等特点。其中,合金相对于金属,具有耐腐蚀性更好、硬度和强度更大、熔点低等特性。

金属材料的特性使得它可以给产品设计者提供很多创造条件,很好地体现工业产品的效果,因此在工业产品设计中应用十分广泛。随着科技和生活水平的不断提高,人们对工业产品的审美需求也相应提高,如何利用金属材料制造更加富有质感和色彩、并满足人们精神享受的工业产品,是工业产品设计者积极探索的问题。由曹茂盛等编著的《材料现代设计理论与方法》于2017年由哈尔滨工业大学出版社出版,该书主要介绍了材料现代设计原理、方法、计算技术和应用,对研究金属材料在现代化工业产品设计中的创新应用有较强的参考价值。该书分为三篇,共九章正文和九个专业项目构成。此书以材料现代设计为论点将第一篇整体内容分为六个章节,既详细阐述了现代电子、现代化学键及分子动力学的专业理论知识,还介绍了高分子材料设计、复合材料设计与陶瓷材料设计的基本理念和方法,有利于加深人们对材料现代设计理论知识的了解与掌握。第二篇的三个章节则主要介绍材料设计方法与计算技术,首先简要介绍了蒙特卡洛方法概念和其应用于材料计算中的技巧,之后阐述分子动力学模拟计算技术相关方法、模拟过程等理论,最后讲述材料设计中专家系统结构框架的建设,作者以此种循序渐进的方式培养读者材料设计和计算思维,促进金属材料在现代工业产品中的应用。第三篇则结合实际讲述了合金设计方法及应用、金属凝固组织与凝固过程模拟、多晶材料晶粒生长的蒙特卡罗模拟、分子动力学计算与模拟技术应用、人工神经网络在材料设计中的应用、梯度功能材料(FGM)设计、多层吸波材料的计算和设计、三维编织复合材料性能预报及材料科学中的第一性原理计算等九个专题内容。该书根据教育部1998年调整的专业目录和全国材料科学与工程专业教学指导委员会的精神编写,是材料科学与工程系列教材(二)中的一种。作为“十三五”国家重点出版物出版规划项目中的材料科学研究与工程系列图书,该书具有几个较为突出的特点。

首先,内容全面不冗杂。该书内容全面,包括现代电子理论、现代化学键理论、分子动力学基础、高分子材料设计基础、复合材料设计基础、陶瓷材料设计基础及蒙特卡罗方法等,涉及领域较广,主要重心突出在材料设计原理及方法上。且该书始终贯彻基础为主、够用为度的原则,对以上涉及领域的相关知识删繁就简,编录简单基础的知识,让该书内容多而不乱、方法简单易学,利于读者的理解。相比较市面上其他类似的书籍,该书中化学、物理等方面的知识与材料科学的联系性更紧密,且知识更加基础简单,便于读者在脑海中构建相关知识结构网,对以后学习更复杂的知识具有正迁移的作用,利于掌握难度层次更高的知识。其次,理论实践相结合。该书规划布置得当,理论与实践相结合。九个章节分别介绍了一些重要的基础理论及几种不同材料的设计基础,而九种材料计算设计专题则分别是这些基础理论的设计方法应用及模拟技术应用,完美地将理论与实践融合在一起,不仅巩固了基础的理论知识,还熟悉掌握了在实际应用中的操作步骤和计算设计方法,使思想理论与实际行动相统一。且随着不断的实践,读者的主观能动性在应用实践中会发生相应的作用,能发现新且实用的方法或对材料创新的应用,创造出更多新奇有趣兼具实用性的产品,改革创新材料传统的研究方法和设计理论。最后,方法实用性突出。书中介绍了几种材料设计方法与计算技术,如蒙特卡罗方法、分子动力学模拟计算技术、合金设计方法等,都是材料设计方法中较为常见的,作者编写的方法步骤简单易理解,实践操作难度较低,实用性强。

综上所述,可见该书作者以基础为主、够用为度及删繁就简的原则,编写出一本具有内容全面、实用性强及可操作性强等特点的材料科学基础理论方法的专业书籍。将理论性、系统性与实用性融为一体,为金属材料在现代工业产品设计中的创新应用提供了一定的参考。该书可作为高等院校材料科学与工程各类专业高年级本科生、研究生的参考用书,也适合相关专业工程技术人员阅读。

作者:郑祎峰 单位:金陵科技学院

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