计算机在材料科学中的应用1200字。。。。。
来源：碳中和网
时间：2021-05-05 11:01:27
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计算机在材料科学中的应用1200字。。。。。?
电子计算机在热处理行业的应用
热处理生产过程的计算机网络控制
在建立数学模型对热处理工艺过程进行数值模拟的基础上，辅以热处理生产中各种物理量参数的传感器检测装置以及热处理生产工序运动的程序控制软件，就组成了热处理工艺过程控制系统(控制软件和设备、传感器、仪表的结合体)。八十年代初国内已开展热处理生产过程计算机控制的研究，至今，碳势控制技术、炉温控制系统、真空热处理控制系统等已逐步实用化，已具备推广的条件。PID自整定、模糊数学与PID混合算法、多因素碳势精确控制等己得到比较广泛的应用口。计算机技术的发展要求将单独控制或管理的单元用计算机通讯系统联成网络，并由一台主计算机负责管理和控制，各独立单元除了可完成各自的控制和管理功能外，还可和主计算机交换信息和完成主计算机分配的工作，这就构成了计算机网络，热处理计算机网络系统是近些年计算机控制技术发展的热点。当前的热处理计算机网络除包括主计算机和各单元外，一般还包括功能强大的数据库和专家系统，可以为网络的各个终端提供更多的服务，具有更多的功能，其作用已远远超出了最初的控制和管理功能。
热处理数据库与辅助决策系统
数据库系统是数据处理的核心机构，成为现代计算机十分重要的应用领域。热处理领域需要利用信息处理技术处理大量的数据，热处理技术的信息与管理需在操作系统的支持下，通过应用软件建立数据库来完成。热处理数据库依工作领域大体可分为金属材料数据库、热处理原理数据库、热处理工艺数据库、典型零件热处理数据库、热处理设备数据库等。热处理数据也是一项基础科研技术，诸如热处理计算机模拟技术，热处理计算机辅助设计技术和计算机辅助工艺设计技术，人工智能热处理技术的开发应用以及热处理集成制造系统的发展都需要有强大的热处理数据的支持。我国十分重视热处理数据库的建立和开发应用工作，许多单位作出了积极的努力并取得进展。另外，基于数据库技术开发的辅助决策系统提供了良好的数据查询、合理选材、工艺参数设计优化等功能，是热处理专业人员的得力工具。
智能热处理技术与计算机智能化仪表
热处理智能技术是用信息技术改造热处理的结果，使热处理由基于经验的技术向基于知识的技术转化，在这一发展过程中，除了信息技术的发展和普及使热处理的面貌不断改观之外，还应特别注重热处理知识的应用和知识的创新。热处理智能控制技术由现代控制理论、热处理CAE／CAM一体化系统、智能化传感与测试技术、生产记录的管理和利用等子系统所组成，其中热处理CAE／CAM具有自动生成优化的热处理工艺，自动实现生产过程的自动控制，自动处理各种因素的影响和在生产过程中自动补偿偏差对热处理质量的影响等功能，例如动态碳势控制和动态可控渗氮技术已在生产中推广应用。将计算机和微电子技术与传感器、测试仪表技术相结合构成智能化仪表，这是传感器和测试仪表技术发展的必然趋势。我国自80年代在这一领域开始起步，已经研制和开发出许多热处理智能化仪表，如TAS图像分析仪，JST-900型淬火介质冷速测定仪，个人仪器冷却介质测试仪，微机控制真空仪，便携式微机硬度计，微机控制氧探头碳控系统，智能化温控仪，微机控制气氛控制器，便携式智能化测振仪，涂层测厚仪，粗糙度仪，渗碳工艺控制仪和气体渗碳／碳氮共渗微机控制仪等。
热处理生产的计算机管理
国内一些工厂热处理生产管理软件大多是用户自行开发的，用于生产统计、工时定额管理、财务管理、能源管理和工艺资料管理等，大幅度降低管理和统计人员的工作量，减少乃至消除报表中的抄写错误，提高统计精确性，便于存储和调用等。然而，我国热处理生产计算机管理的水平还很低，用于热处理的经营决策软件、优化生产计划软件、管理与生产过程自动化及物流自动化相结合的软件等高级管理软件几近空白。热处理生产的计算机管理在节能减耗、降低成本、提高效率以及适应机械工业向多品种少批量发展等方面有着巨大的潜力，组织力量抓紧开发各种商品化的热处理生产管理软件乃当务之急。
1.5 计算机模拟技术
加热和冷却过程中温度场、组织转变和应力场的计算机模拟对热处理技术的发展有极其重大的意义，并且是多学科交叉，难度很大的研究项目。基于偏微分方程数值解、计算传热学、相变动力学定量计算温度一相变一应力三者之间的耦合、其流动力学计算软件、热处理数据库等一系列基础工作的进展，热处理计算机模拟在近些年得到迅速发展。从加热过程、淬火冷却、感应加热及高能密度热处理等计算机模拟的成果可以看出，它具有高效、逼真、全面地反映热处理过程中各种变化规律的优点。随着计算机模拟技术的进一步发展和推广应用，热处理技术必将摆脱凭经验进行生产的落后状态，实现热处理过程的精确预测和严格定量控制。
热处理计算机工艺管理系统概述
一直以来，工厂工艺编制采用的是一种传统的工艺过程设计方法，即由工艺人员以手工方式进行的个体劳动，工艺过程设计的质量完全取决于人的技术水平和经验。生产实践表明，不同的工艺人员为同一零件设计工艺过程往往会产生不同的方案，甚至同一个人几次为同样零件设计的工艺过程也会有所差别。因此，完全依靠人的技术和经验来设计工艺过程，不可能保证工艺方案的优化和标准化，计算机辅助工艺设计(CAPP)技术的应用将改变传统工艺编制方法的落后面貌，是实现工艺设计现代化、工艺过程最优化和标准化的必由之路。
热处理计算机工艺管理系统是将数据库技术、计算机辅助设计、计算机作图等功能整合起来的综合系统。数据库系统及计算机辅助设计系统的有机结合是系统设计与程序设计的关键。数据库管理功能的实施，即对数据记录的添加、删除、更新、文件报表的打印，数据文件与记录的查询、显示等功能的实施，实现了热处理车间产品工艺与设备的计算机管理、与车间技术服务有关的各类基础技术数据及常用数据的管理、国内外信息的管理。为弥补经验数据的不足，依据热处理原理、公式及手册数据等建立常规工艺计算机辅助设计程序。在计算机软件系统中收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上建立了一系列的决策逻辑，通过应用各种工艺决策逻辑规则，根据输入的零件图形和加工信息，模仿工艺人员，自动生成零件的工艺规程。
通过完善的技术文件和质量记录管理，为热处理过程提供证据。按热处理要求规范有效保存热处理生产执行情况和质量情况的原始记录，热处理工艺过程参数记录尽量采用自动记录的数据，并作好标识。这些资料是质量管理必不可少的根据，作为设备、工艺、工序过程有效运行，内部班组信息有效传递，设备、工艺有效调整的原始依据，是提高和改进质量的信息来源，一旦发生质量事故，可以据此进行质量跟踪。
热处理计算机过程控制系统概述
随着微电子技术的发展，智能仪表功能更强大，技术更成熟，价格也逐渐下降，质优价廉的智能化控制系统已受到广大用户喜爱和选用。加热炉实行计算机集散控制是必然趋势，尤其对控温区域众多、控温精度要求较高的加热炉控制十分适宜，如连续式加热炉、化学热处理炉、大型退火炉等。对于现代化热处理车间全部加热设备均采用计算机集中管理，分散控制，不仅可提高加热炉的自动化控制水平，也为提高加工产品质量提供了可靠保障。
在Windows系统下采用面向对象的语言，设计系统监控机上的监控模块实现工业现
场运行状态的实时监控与系统调节，通过鼠标直接点击操作，具有直观、操作方便等特点。其功能包括：定时巡回与下位智能温控仪表和高精度智能温度采集模块通信，读取现场炉温和状态数据；对现场数据进行数字滤波、错误判定等一系列处理，实时在线显示所有工业现场的炉温、控制阶段标志、运行状态，并可以绘制、显示实时运行的控温曲线和工艺曲线，各个控制曲线用不同的颜色进行区别；对设定的工艺曲线和实时工艺曲线进行显示、打印、保存，对故障进行报警、保存和紧急停止等。
4 课题研究的内容及意义
4.1 课题研究的内容
本文按照ISO 9000系列质量体系标准，根据热处理企业生产特点，利用Visual Basic语言和SQL Server 2000数据库开发系统开发一套适用于热处理生产工艺管理和过程控制的计算机应用软件系统。本系统的开发可显著降低生产过程中工作人员的工作量，保证热处理工艺实施的准确性和热处理质量的可控性，实现热处理生产过程的全面质量管理。
工厂的热处理生产过程主要分为两大部分：①热处理厂接收生产任务，由工艺设计人员根据待处理工件的信息和技术要求设计热处理工艺；②热处理工人根据设计的热处理工艺对零件进行热处理，获得符合实际性能要求的零件。因此，分别针对热处理生产过程中上述的两个过程，将本系统分为热处理工艺管理和热处理过程控制两部分。(1)热处理工艺管理子系统涉及大量的数据信息：接收到的生产任务信息，零件的成分信息，临界点及过冷奥氏体转变曲线等信息，各种钢的热处理工艺规范信息(各种技术指标及热处理温度等数据)，设计的工艺曲线数据(包括温度、时间及冷却介质等数据)等等。对于处理大量的数据信息，采用数据库技术是最为高效、便捷的方法，不但能够降低数据处理的复杂度、而且易于实现对各种数据的有效管理。
热处理过程控制子系统能够连接数据库，直接导入热处理数据库中的工艺数据；实现与控制仪表的通讯，将工艺曲线的“温度一时间”数据输入到仪表的控制模块中，执行热处理工艺时实时采集、显示和保存该过程的“温度一时间”数据，大大提高了生产过程的自动化程度和控制精度。
4.2 课题研究的意义
热处理过程控制系统利用AI工业调节器的先进算法与计算机技术提高热处理生产过程的温度控制精度，根本上保证了热处理质量，同时改善了工作环境，减轻了工人的劳动强度。并且如果工件出现质量问题，可以根据计算机中存储的热处理生产过程数据记录，查出问题根源，确定解决及补救方案。热处理工艺管理系统利用计算机编程和数据库技术实现热处理工艺的计算机制定及大量热处理数据的储存、调用等等。通过计算机对热处理数据的管理使生产效率及标准化程度大大提高，避免了工艺过程的随意性，使热处理过程具有良好的回溯性。热处理工艺管理与过程控制系统是热处理工业生产技术进步的必然产物，通常热处理工艺管理系统和热处理过程控制系统相辅相成。热处理工艺管理与过程控制系统生成并保存的工艺参数和处理质量以及操作过程的记录为我们进行质量和过程分析提供依据。总而言之，计算机、数据库技术及工控智能设备的结合使热处理凭经验进行生产的落后状态向着正确预测工艺结果的基础上实施精确控制的方向飞跃。
热处理生产过程的计算机网络控制
在建立数学模型对热处理工艺过程进行数值模拟的基础上，辅以热处理生产中各种物理量参数的传感器检测装置以及热处理生产工序运动的程序控制软件，就组成了热处理工艺过程控制系统(控制软件和设备、传感器、仪表的结合体)。八十年代初国内已开展热处理生产过程计算机控制的研究，至今，碳势控制技术、炉温控制系统、真空热处理控制系统等已逐步实用化，已具备推广的条件。PID自整定、模糊数学与PID混合算法、多因素碳势精确控制等己得到比较广泛的应用口。计算机技术的发展要求将单独控制或管理的单元用计算机通讯系统联成网络，并由一台主计算机负责管理和控制，各独立单元除了可完成各自的控制和管理功能外，还可和主计算机交换信息和完成主计算机分配的工作，这就构成了计算机网络，热处理计算机网络系统是近些年计算机控制技术发展的热点。当前的热处理计算机网络除包括主计算机和各单元外，一般还包括功能强大的数据库和专家系统，可以为网络的各个终端提供更多的服务，具有更多的功能，其作用已远远超出了最初的控制和管理功能。
热处理数据库与辅助决策系统
数据库系统是数据处理的核心机构，成为现代计算机十分重要的应用领域。热处理领域需要利用信息处理技术处理大量的数据，热处理技术的信息与管理需在操作系统的支持下，通过应用软件建立数据库来完成。热处理数据库依工作领域大体可分为金属材料数据库、热处理原理数据库、热处理工艺数据库、典型零件热处理数据库、热处理设备数据库等。热处理数据也是一项基础科研技术，诸如热处理计算机模拟技术，热处理计算机辅助设计技术和计算机辅助工艺设计技术，人工智能热处理技术的开发应用以及热处理集成制造系统的发展都需要有强大的热处理数据的支持。我国十分重视热处理数据库的建立和开发应用工作，许多单位作出了积极的努力并取得进展。另外，基于数据库技术开发的辅助决策系统提供了良好的数据查询、合理选材、工艺参数设计优化等功能，是热处理专业人员的得力工具。
智能热处理技术与计算机智能化仪表
热处理智能技术是用信息技术改造热处理的结果，使热处理由基于经验的技术向基于知识的技术转化，在这一发展过程中，除了信息技术的发展和普及使热处理的面貌不断改观之外，还应特别注重热处理知识的应用和知识的创新。热处理智能控制技术由现代控制理论、热处理CAE／CAM一体化系统、智能化传感与测试技术、生产记录的管理和利用等子系统所组成，其中热处理CAE／CAM具有自动生成优化的热处理工艺，自动实现生产过程的自动控制，自动处理各种因素的影响和在生产过程中自动补偿偏差对热处理质量的影响等功能，例如动态碳势控制和动态可控渗氮技术已在生产中推广应用。将计算机和微电子技术与传感器、测试仪表技术相结合构成智能化仪表，这是传感器和测试仪表技术发展的必然趋势。我国自80年代在这一领域开始起步，已经研制和开发出许多热处理智能化仪表，如TAS图像分析仪，JST-900型淬火介质冷速测定仪，个人仪器冷却介质测试仪，微机控制真空仪，便携式微机硬度计，微机控制氧探头碳控系统，智能化温控仪，微机控制气氛控制器，便携式智能化测振仪，涂层测厚仪，粗糙度仪，渗碳工艺控制仪和气体渗碳／碳氮共渗微机控制仪等。
热处理生产的计算机管理
国内一些工厂热处理生产管理软件大多是用户自行开发的，用于生产统计、工时定额管理、财务管理、能源管理和工艺资料管理等，大幅度降低管理和统计人员的工作量，减少乃至消除报表中的抄写错误，提高统计精确性，便于存储和调用等。然而，我国热处理生产计算机管理的水平还很低，用于热处理的经营决策软件、优化生产计划软件、管理与生产过程自动化及物流自动化相结合的软件等高级管理软件几近空白。热处理生产的计算机管理在节能减耗、降低成本、提高效率以及适应机械工业向多品种少批量发展等方面有着巨大的潜力，组织力量抓紧开发各种商品化的热处理生产管理软件乃当务之急。
1.5 计算机模拟技术
加热和冷却过程中温度场、组织转变和应力场的计算机模拟对热处理技术的发展有极其重大的意义，并且是多学科交叉，难度很大的研究项目。基于偏微分方程数值解、计算传热学、相变动力学定量计算温度一相变一应力三者之间的耦合、其流动力学计算软件、热处理数据库等一系列基础工作的进展，热处理计算机模拟在近些年得到迅速发展。从加热过程、淬火冷却、感应加热及高能密度热处理等计算机模拟的成果可以看出，它具有高效、逼真、全面地反映热处理过程中各种变化规律的优点。随着计算机模拟技术的进一步发展和推广应用，热处理技术必将摆脱凭经验进行生产的落后状态，实现热处理过程的精确预测和严格定量控制。
热处理计算机工艺管理系统概述
一直以来，工厂工艺编制采用的是一种传统的工艺过程设计方法，即由工艺人员以手工方式进行的个体劳动，工艺过程设计的质量完全取决于人的技术水平和经验。生产实践表明，不同的工艺人员为同一零件设计工艺过程往往会产生不同的方案，甚至同一个人几次为同样零件设计的工艺过程也会有所差别。因此，完全依靠人的技术和经验来设计工艺过程，不可能保证工艺方案的优化和标准化，计算机辅助工艺设计(CAPP)技术的应用将改变传统工艺编制方法的落后面貌，是实现工艺设计现代化、工艺过程最优化和标准化的必由之路。
热处理计算机工艺管理系统是将数据库技术、计算机辅助设计、计算机作图等功能整合起来的综合系统。数据库系统及计算机辅助设计系统的有机结合是系统设计与程序设计的关键。数据库管理功能的实施，即对数据记录的添加、删除、更新、文件报表的打印，数据文件与记录的查询、显示等功能的实施，实现了热处理车间产品工艺与设备的计算机管理、与车间技术服务有关的各类基础技术数据及常用数据的管理、国内外信息的管理。为弥补经验数据的不足，依据热处理原理、公式及手册数据等建立常规工艺计算机辅助设计程序。在计算机软件系统中收集了大量的工艺数据和加工知识，并在此基础上建立了一系列的决策逻辑，通过应用各种工艺决策逻辑规则，根据输入的零件图形和加工信息，模仿工艺人员，自动生成零件的工艺规程。
通过完善的技术文件和质量记录管理，为热处理过程提供证据。按热处理要求规范有效保存热处理生产执行情况和质量情况的原始记录，热处理工艺过程参数记录尽量采用自动记录的数据，并作好标识。这些资料是质量管理必不可少的根据，作为设备、工艺、工序过程有效运行，内部班组信息有效传递，设备、工艺有效调整的原始依据，是提高和改进质量的信息来源，一旦发生质量事故，可以据此进行质量跟踪。
热处理计算机过程控制系统概述
随着微电子技术的发展，智能仪表功能更强大，技术更成熟，价格也逐渐下降，质优价廉的智能化控制系统已受到广大用户喜爱和选用。加热炉实行计算机集散控制是必然趋势，尤其对控温区域众多、控温精度要求较高的加热炉控制十分适宜，如连续式加热炉、化学热处理炉、大型退火炉等。对于现代化热处理车间全部加热设备均采用计算机集中管理，分散控制，不仅可提高加热炉的自动化控制水平，也为提高加工产品质量提供了可靠保障。
在Windows系统下采用面向对象的语言，设计系统监控机上的监控模块实现工业现
场运行状态的实时监控与系统调节，通过鼠标直接点击操作，具有直观、操作方便等特点。其功能包括：定时巡回与下位智能温控仪表和高精度智能温度采集模块通信，读取现场炉温和状态数据；对现场数据进行数字滤波、错误判定等一系列处理，实时在线显示所有工业现场的炉温、控制阶段标志、运行状态，并可以绘制、显示实时运行的控温曲线和工艺曲线，各个控制曲线用不同的颜色进行区别；对设定的工艺曲线和实时工艺曲线进行显示、打印、保存，对故障进行报警、保存和紧急停止等。
4 课题研究的内容及意义
4.1 课题研究的内容
本文按照ISO 9000系列质量体系标准，根据热处理企业生产特点，利用Visual Basic语言和SQL Server 2000数据库开发系统开发一套适用于热处理生产工艺管理和过程控制的计算机应用软件系统。本系统的开发可显著降低生产过程中工作人员的工作量，保证热处理工艺实施的准确性和热处理质量的可控性，实现热处理生产过程的全面质量管理。
工厂的热处理生产过程主要分为两大部分：①热处理厂接收生产任务，由工艺设计人员根据待处理工件的信息和技术要求设计热处理工艺；②热处理工人根据设计的热处理工艺对零件进行热处理，获得符合实际性能要求的零件。因此，分别针对热处理生产过程中上述的两个过程，将本系统分为热处理工艺管理和热处理过程控制两部分。(1)热处理工艺管理子系统涉及大量的数据信息：接收到的生产任务信息，零件的成分信息，临界点及过冷奥氏体转变曲线等信息，各种钢的热处理工艺规范信息(各种技术指标及热处理温度等数据)，设计的工艺曲线数据(包括温度、时间及冷却介质等数据)等等。对于处理大量的数据信息，采用数据库技术是最为高效、便捷的方法，不但能够降低数据处理的复杂度、而且易于实现对各种数据的有效管理。
热处理过程控制子系统能够连接数据库，直接导入热处理数据库中的工艺数据；实现与控制仪表的通讯，将工艺曲线的“温度一时间”数据输入到仪表的控制模块中，执行热处理工艺时实时采集、显示和保存该过程的“温度一时间”数据，大大提高了生产过程的自动化程度和控制精度。
4.2 课题研究的意义
热处理过程控制系统利用AI工业调节器的先进算法与计算机技术提高热处理生产过程的温度控制精度，根本上保证了热处理质量，同时改善了工作环境，减轻了工人的劳动强度。并且如果工件出现质量问题，可以根据计算机中存储的热处理生产过程数据记录，查出问题根源，确定解决及补救方案。热处理工艺管理系统利用计算机编程和数据库技术实现热处理工艺的计算机制定及大量热处理数据的储存、调用等等。通过计算机对热处理数据的管理使生产效率及标准化程度大大提高，避免了工艺过程的随意性，使热处理过程具有良好的回溯性。热处理工艺管理与过程控制系统是热处理工业生产技术进步的必然产物，通常热处理工艺管理系统和热处理过程控制系统相辅相成。热处理工艺管理与过程控制系统生成并保存的工艺参数和处理质量以及操作过程的记录为我们进行质量和过程分析提供依据。总而言之，计算机、数据库技术及工控智能设备的结合使热处理凭经验进行生产的落后状态向着正确预测工艺结果的基础上实施精确控制的方向飞跃。
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