机械动力学在机械系统及生活中的应用及其发展前景

第一篇：机械动力学在机械系统及生活中的应用及其发展前景

机械动力学在机械系统及生活中的应用及其发展前景

41131023 崔旭

现代机械设计已从原来发展较成熟的、为实现某种功能的运动学设计，逐渐转向了以改善和提高机器运动和动力特性为主要目的的动力学综合。机构动力平衡、弹性激斗动力学、含间隙机构动力学等，已成为现代机械动力学领域的重要前沿课题和新分支，在近一二十年有了长足发展。国际上对此开展了全面、深入的研究，取得了丰硕成果。我国学者在这领域也进行了一系列的研究，并已取得了重要的进展，尤其是在机构动平衡理论及方法，连杆机构弹性动力学综合和含间隙机构动力学分析等方面的理论研究成果，已达到国际先进水平。总的来说，机械动力学研究已经发展到了一定阶段。

机械动力学是机械原理的主要组成部分，它主要研究机械在运转过程中的受力情况，机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系等等，是现代机械设计的理论基础。以下针对动力学的研究内容及其应用和发展前景进行论述。

一、机械动力学主要研究的内容

1.在已知外力作用下求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律。为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题；对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解。许多机械动力学问题可借助电子计算机分析。计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。

2.分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力，再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。

3.研究回转构件和机构平衡的理论和方法。平衡的目的是消除或减少作用在机械基础上周期变化的振颤力和振颤力矩。对于刚性转子的平衡已有较成熟的技术和方法：对于工作转速接近或超过转子自身固有频率的挠性转子平衡问题，不论是理论和方法都需要进一步研究。

平面或空间机构中包含有往复运动和平面或空间一般运动的构件。其质心沿一封闭曲线运动。根据机构的不同结构，可以应用附加配重或附加构件等方法全部或部分消除其振颤力。但振颤力矩的全部平衡较难实现。优化技术应用于机构平衡领域已经取得较好的成果。

4.研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。这包括：机械效率的计算和分析；调速器的理论和设计；飞轮的应用和设计等。

5.机械振动的分析研究是机械动力学的基本内容之一。它已发展成为内容丰富、自成体系的一门学科。

6.机构分析和机构综合一般是对机构的结构和运动而言，但随着机械运转速度的提高，机械动力学已成为分析和综合高速机构时不可缺少的内容。

二、机械动力学在机械系统和生活中的应用 1.分子机械动力学的研究

作为纳米科技的一个分支，分子机械和分子器件的研究工作受到普遍关注。如何针对纳机电系统(NEMS)器件建立科学适用的力学模型，成为解决纳米尺度动力学问题的瓶颈。分子机械是极其重要的一类NEMS器件．分为天然的与人工的两类。人工分子机械是通过对原子的人为操纵，合成、制造出具有能量转化机制或运动传递机制的纳米级的生物机械装置。由于分子机械具有高效节能、环保无噪、原料易得、承载能力大、速度高等特点，加之具有纳米尺度，故在国防、航天、航空、医学、电子等领域具有十分重要的应用前景，因而受到各发达国家的高度重视。目前已经成功研制出多种分子机械，如分子马达、分子齿轮、分子轴承等。但在分子机械实现其工程化与规模化的过程中，由于理论研究水平的制约，使分子机械的研究工作受到了进一步得制约。

分子机械动力学研究的关键是建立科学合理的力学模型。目前，分子机械动力学采用的力学模型有两类，第一类是建立在量子力学、分子力学以及波函数理论基础上的离散原子作用模型。在该模型中，依据分子机械的初始构象，将分子机械系统离散为大量相互作用的原子，每个原子拥有质量，所处的位置用几何点表示。通过引入键长伸缩能，键角弯曲能，键的二面角扭转能，以及非键作用能等，形成机械的势能面，使系统总势能最小的构象即为分子机械的稳定构象。采用分子力学和分子动力学等方法，对分子机械的动态构象与运动规律进行计算。从理论上讲，该模型可以获得分子机械每个时刻精确的动力学性能，但计算T作量十分庞大，特别是当原子数目较大时，其计算工作量是无法承受的。第二类模型为连续介质力学模型。该模型将分子机械视为桁架结构，原子为桁架的节点，化学键为连接节点的杆件，然后采用结构力学中的有限元方法进行动力学分析。该模型虽然克服了第一类模型计算量庞大的缺陷，但无法描述各原子中电子的运动状态，故没有考虑分子机械的光、电驱动效应和量子力学特性．所以在此模型上难以对分子机械实施运动控制研究。近年来，有学者提出将量子力学中的波函数、结构力学中的能量函数以及机构学中的运动副等理论结合，建立分子机械动力学分析的体铰群模型。在该模型中，将分子机械中的驱动光子、电子、离子等直接作用的原子以及直接构成运动副的原子称为体，联接体的力场称为铰，具有确切构象的体铰组合称为群。将群视为相对运动与形变运动相结合的杆件．用群间相对位置的变化反应分子的机械运动，而群的形变运动反映分子构象的变化，借助坐标凝聚对群进行低维描述。该模型的核心思想来自于一般力学中的子结构理论和模态综合技术。

2.往复机械的动力学分析及减振的研究

机械产生振动的原因，大致分为两种，一种是机械本身工作时力和力矩的不平衡引起的振动，另一种是由于外力或力矩作用于机架上而引起机械的振动。下面只研究机械本身由于力和力矩的不平衡而引起的振动问题。往复机械包含有大质量的活塞、联杆等组成的曲柄-活塞机构，这些大质量构件在高速周期性运动时产生的不平衡力和气缸内的燃气压力或蒸气压力的周期性变化构成了机器本身和基础的振动。这样产生的振动通过机架传给基础。此振动只要采用适当的方法克服不平衡力这一因素，便可减小振动。然而由曲柄轴的转动力矩使机架产生的反力而引起的振动将是最难解决的问题。

通过一系列的动力学分析，将产生新的减小振动的思路，即想法将往复机械工作时产生的惯性力和力矩的不平衡性，尽量在发动机内部加以平衡解决，使其不传给机架。以往解决平衡的办法是在曲柄轴中心线另一侧加上适当配重即可平衡，对多缸发动机虽然也可按同样办法来处理，但比较麻烦，且发动机结构笨大。由曲柄-活塞动力学分析可知，若作用于往复机械的力之总和等于零(静平衡条件)和上述作用力对任意点的力矩之总和等于零(动平衡条件)，则作用于往复机械的力和力矩就完全平衡。从理论分析上是可行的，在实际应用上也是可以实现的，即对于多缸发动机的平衡，只要合理安排曲柄角位置和适当选择曲柄、连杆、活 塞构件的质量，则可完全满足关于转动质量的两个平衡条件，因而可达到减小整机振动的目的。

3.机械系统的碰撞振动与控制的研究

机械系统内部或边界间隙引起的碰撞振动是机械动力学的研究热点之一。该领域的近期研究成果有：(1)碰撞振动的间断和连续分析，包括稳定性分析、奇异性问题、擦边诱发分叉、非线性模态等研究；(2)碰撞振动控制，特别是不连续系统的控制方法和控制混沌碰撞振动；(3)碰撞振动分析的数值方法；(4)碰撞振动实验研究。

在稳态运行环境下，机械系统内部或边界上的间隙通常使系统产生碰撞振动，即零部件间或零部件与边界间的往复碰撞。这会造成有害的动应力、表面磨损和高频噪声，严重影响产品的质量。在当代高技术的机电系统中，碰撞振动有时会成为影响系统性能的主要因素。例如：(1)在由机器人完成的柔顺插入装配中，为避免轴、孔对中误差而引起卡阻，需要同时控制操作器的位置和它与环境间的作用力。这类柔顺操作器的关键部分由弹性元件、应变测量模块及力反馈电路组成，通过控制弹性元件的变形，产生对负载变化非常敏感的控制力。操作器研制的难点之一是，传动误差扰动经过间隙环节后成为极复杂的运动，对高灵敏度操作器的动力学特性产生影响。(2)大型航天器中许多大柔性结构(如空间站的天线、太阳能电池帆板)需要在太空轨道装配或自动展开，为此，在关节(或套筒)中留有一定间隙。虽然这些间隙与结构尺寸相比很小，但因关节数目很多而使整个结构呈明显的松动，其振动特性变得非常复杂。另外，这类结构往往还受主动控制，间隙显著增加了控制的难度。

因此，深入研究间隙引起的碰撞振动，才能在高技术机电系统的设计阶段把握其动力学特性，避免后继阶段的大挫折。由于碰撞振动系统是复杂的非线性动力学系统，对它的研究既有理论难度又有重要工程实际意义，得到普遍关注。

4.流体动力学在流体机械领域中的应用

空气、水、油等易于流动的物质被统称为流体。在力的作用下，流体的流动可引起能量的传递、转换和物质的传送。利用流体进行力的传递、进行功和能的转换的机械，被称为流体机械。流体力学就是一门研究流体流动规律，以及流体与固体相互作用的一门学科，研究的范围涉及到风扇的设计，发动机内气体的流动以及车辆外形的减阻设计，水利机械的工作原理，输油管道的铺设，供水系统的设计，乃至航海、航空和航天等领域内动力系统和外形的设计等。计算流体动力学（CFD），就是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型学科。CFD 应用计算流体力学理论与方法，利用具有超强数值运算能力的计算机，编制计算机运行程序，数值求解满足不同种类流体的流动和传热规律的质量守恒、动量守恒和能量守恒三大守恒规律，及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组，得到确定边界条件下的数值解。CFD 兼有理论性和实践性的双重特点，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的解决方法。

三、展望

近代机械发展的一个显著特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。

在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科——运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。

四、小结

当代科学技术的飞速发展，尤其是电子、信息技术的日新月异加快了人类前进的步伐。作为现代社会进行生产和服务五大要素之一的机械，也面临着一次又一次的挑战，使得机械产品不得不向完全科学化发展，向最优发展。因此机械动力学在越来越多的领域得到广泛的应用，如由于机器速度的提高，一方面使得惯性作用明显增加，由此产生的振动、噪声等问题严重影响机器的工作性能和使用寿命；令一方面，由于高速度以及轻化型的要求，机构杆件的弹性变形已不可避免，这大大改变了传统理想机械的运动和动力特性。另外，随着机器运转速度和载荷的增加，机构中运动副间隙、制造和加工误差、摩擦、磨损等因素对机器工作性能的影响也更加明显。以上问题说明，要满足现代机械的要求，提高机器的动态性能和工作质量，关键是要解决好机械动力学的问题。

机械动力学的研究已成为当前机械学领域的重要前沿课题，这在日常对机械产品的使用过程中已达到共识，所以应该从实现某种功能的运动学设计，逐渐向以改善和提高机器运动和运动特性为主要目的的动力学综合方向发展，总的来说，机械动力学研究已经发展到了一定的阶段，还需要不断的总结归纳，慢慢向新领域发展，这才能真正让动力学为我们创造更多的价值，造福人类。

第二篇：机械动力学在机械行业中的应用及发展

摘要 世纪初,发展以灵巧机械手、步行机器人、并联机床、可移动光学仪器平台、磁悬浮列车、汽车主动底盘等为代表的智能化机电产品将是我国机械工业的奋斗目标之一。这类机电产品具有材料新颖、结构轻巧、机动性强、智能化高等特点，产生了材料非线性、几何非线性、控制中的非线性与时滞等复杂动力学问题。这些问题将是21 世纪初机械动力学领域的研究前沿。

近代机械发展的一个显著特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科——运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。

一、机械动力学研究的内容

任何机械，在存在运动的同时，都要受到力的作用。机械动力学时研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。详细的机械动力学研究方向可以分为以下六点：

（1）在已知外力作用下，求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律；分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力；研究回转构件和机构平衡的理论和方法；机械振动的分析；以及机构的分析和综合等等。

为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念，可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题；对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解许多机械动力学问题可借助电子计算机分析计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。（2）分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力，再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。（3）研究回转构件和机构平衡的理论和方法。平衡的目的是消除或减少作用在机械基础上周期变化的振颤力和振颤力矩。对于刚性转子的平衡已有较成熟的技术和方法：对于工作转速接近或超过转子自身固有频率的挠性转子平衡问题，不论是理论和方法都需要进一步研究。

平面或空间机构中包含有往复运动和平面或空间一般运动的构件。其质心沿一封闭曲线运动。根据机构的不同结构，可以应用附加配重或附加构件等方法全部或部分消除其振颤力但振颤力矩的全部平衡较难实现优化技术应用于机构平衡领域已经取得较好的成果。（4）研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。这包括：机械效率的计算和分析；调速器的理论和设计；飞轮的应用和设计等。

（5）机械振动的分析研究是机械动力学的基本内容之一。它已发展成为内容丰富、自成体系的一门学科。

（6）机构分析和机构综合一般是对机构的结构和运动而言，但随着机械运转速度的提高，机械动力学已成为分析和综合高速机构时不可缺少的内容.二、机械动力学的分类 机械动力学的分析过程，按其功能的不同，可以分为两类问题：（1）动力学反问题：已知机构的运动状态和阻力（力矩），求解应施加于原动构件上的平衡力（平衡力矩），以及各种运动副中的反力，也就是已知运动，求力。

（2）动力学正问题：给定机器的输入力（力矩）和阻力的变化规律，求解机器的时间运动规律，也就是已知力，求运动。

以机器人为例加以详细说明。在机器人的分析中，首先要根据机器人手部应完成的工作，进行轨迹的规划，即给定机器人手部的运动路径以及路径上个点的速度和加速度。然后，通过求解动力学反问题，求出应施加于各主动关节的驱动力矩的变化规律。动力学反问题时机器人控制设计的基础。若已知各关节的驱动力矩，要求解手部的真实运动，则需要求解动力学正问题，它是机器人动态仿真的基础。

三、机械动力学在现代机械系统中的应用

从分析、仿真到设计和控制，机械动力学的研究范围在不断扩大，形成了许多的分支领域，如：机床动力学、车辆动力学、转子动力学、机器人动力学、弹性机构动力学等（1）机床动力学

对精密机床来说，加工精度时很重要的一个指标，而机床的震动则严重破坏了机床的加工精度。切削过程中产生的复杂的激振力，传动系统中的齿轮、滚动轴承等则是机床的内部振动源。机床动力学的研究内容为：机床的动力源分析、机床振动的动力学模型和振动分析，及机床的动态设计。（2）车辆动力学

随着车辆的高速化，安全性和舒适性变得十分重要。而出现了许多独有的动力学问题，例如:带有锥度的车轮子铁轨上的振动会导致列车的蛇形运动，它会激发车辆的横向运动；高速列车在大区率弯道上的运动时涉及车辆安全的重大课题；为提高轿车的舒适性，最新的研究趋向时车架振动的主动控制，即根据每时刻的路面激励情况和运动状态，随时调整振动系统元件的参数，使其永远处于最佳的减震状态。（3）转子动力学

汽轮机、发电机、电动机、离心机等旋转机械，转子时其工作的主体。为了提高机械的工作效率和容量，这类机械的转速日益提高。抑制转子系统的振动时关键问题。特别是大型汽轮发电机组转子，由于振动造成的破坏会给国民经济造成重大损失。20世纪80年代，我国两台20万千万汽轮发电机组就曾因振动引起严重的短轴事件。转子动力学研究转子及其支撑系统的振动及其对策。它以早期的轴和轴系的振动研究为基础，但汽轮发电机组轴的工作转速超过了临界转速，而且包含着更复杂的多的振动现象，从而形成了机械动力学的一个重要分支。

（4）机器人动力学

20世纪60年代，机器人学诞生并迅速地发展起来，它是机构学、机械电子学、计算机学和信息科学等多学科综合而成的前沿学科。各种工业机器人已经越来越广泛的应用于喷漆、搬运、焊接和装配等工业生产线上，各种特种机器人则应用于海洋探测、外空探测等领域。机器人机构学成为机构学中异常活跃的一个分支。为了提高机器人的速度，高速、柔性机器人已经出现。机器人机构的复杂性远远超过了一般的平面机构，而且机器人的动力学必须考虑控制。

（5）弹性机构动力学

早期的机械研究当中认为只有机构与原动机和工作机连在一起时才有动力学问题，孤立的一个机构没有动力学问题。刚体机构的平衡问题，就是一个机构的动力学问题。二战以后，在凸轮机构、连杆机构、和齿轮机构的动力学研究中先后涉及了构件的弹性。在弹性机构中的分析中可以不涉及原动机特性，仍假定主动构件等速回转，也不考虑工作机负载，只研究在构件自身惯性力作用下的振动。正是随着高速弹性机构的研究，才有了弹性机构动力学。

弹性机构是典型的多体动力学系统。随着机构部件日趋轻柔、其弹性振动与刚体运动相耦合，致使数学模型成为具有时变系数、复杂非线性项的高维微分方程组 微分代数方程组，这给弹性 机构的动力学分析带来很大的困难。

目前，对弹性连杆机构动力学分析的KED 法已比较成熟。近年来，不少研究开始涉及动力稳定性、主共振、分数共振、主参激共振、内共振等非线性动力学问题。由于高维非线性动力学问题的难度，这些研究的对象主要是最简单的四连杆 曲柄连杆机构，对具有共性的弹性多杆或组合机构动力学的研究还很少。与弹性连杆机构相比，弹性凸轮系统的动力学研究进展逊色许多。在多数研究中，将从动件简化为线性时不变系统，讨论其动响应及其优化问题。近期，一些研究开始涉及到动力稳定性、参激振动等问题。由于非线性动力学理论未能足够地渗入到该领域，其研究的深度与广度仍显不足，理论成果与工程要求仍有相当距离。

近年来，已有不少关于弹性机构振动主动控制的研究。研究的典型问题是：引入模态控制等结构控制中的方法，采用压电陶瓷片为驱动器，对平面四连杆机构的弹性振动进行主动控制。这些研究尚在实验室阶段，到实际工程应用尚有距离。（6）微机电系统动力学

近年来，微机电系统（简称MEMS: Micro E ectro-Mechanica System）正走出实验室，成为21世纪初的新兴产业。仅从国防科技工业领域看，MEMS 技术将用于各种微型武器系统，形成具有新的竞争力的“智能军火”。西方发达国家正在积极研制用于军事目的的微型航空器、重量在1kg 级、甚至0.1kg 级的纳米卫星等。而它们的实现必须借助各种微发动机、微惯导仪器、微传感器、微执行机构。

与传统机械和结构相比，MEMS 的研制过程更具有设计与制造一体化的特征。目前，对MEMS 的设计多还在器件水平。除了少数二维器件的设计外，多数设计借助于ANSYS 等商品化软件进行试凑；除了一些微加速度计的设计外，多数设计尚属于结构静强度 机构运动学范畴。可以预见，随着MEMS 的实用化，其动力学问题将日益引起人们的关注。例如，微发动机中的运动部件、微惯导仪器必须从动力学角度去进行分析和设计。这方面的研究尚处于起步阶段。

机床、车辆、转子和机器人的动力学，其重点在于这类机械的个性问题。而各类机械中都包含着机构，各类机械又都是由原动机、传动装置和工作机组成的系统。因此，机构动力学和机械系统动力学研究各种机械在动力学方面的共性问题。

四、机械动力学的未来展望

近代机械发展的一个显著特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。

在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科——运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。

在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。

[参考文献] 1.胡海岩.先进机械系统的若干动力学与控制问题.面向21世纪的中国振动工程研究.北京: 航空工业出版社, 1999, 1-9.2.沈志云.关于高速铁路及高速列车的研究.振动、测试与诊断, 1998, 18 3.张策, 陈树勋.论弹性连杆机构的低阶谐振现象.机械工程学报,1986 4.王玉新.弹性连杆机构低阶谐振响应不完全同步机理研究.机械工程报, 1996, 32(4): 11-16.5.李俊宝, 张景绘, 任勇生, 张令弥.振动工程中智能结构的研究进展.力学进展, 1999, 29(2): 165-177.6.顾仲权, 马扣根, 陈卫东.振动主动控制, 北京: 国防工业出版社, 1997.7.百度百科 http://baike.baidu.com/view/71553.htm

第三篇：数据库技术在物流行业中的应用及发展前景

数据库技术在物流行业的应用及发展前景

现代物流业的发展有赖于信息技术的提升，信息技术对现代物流业的发展有着巨大的推动作用。论文在阐述了我国现代物流发展趋势和我国物流信息技术发展现状，详细分析信息技术在现代物流中应用的基础上，提出了利用信息技术促进我国现代物流发展得措施建议。

一、数据库在仓储管理中的应用

1、条码技术在仓储管理中的应用

仓储管理是条形码技术广泛应用和比较成熟的领域，不仅适用于商业商品库存管理，还适用于工厂产品和原料库存管理。通过条码技术，可以使管理者实时掌握仓库的各种状况，了解储物的数量和动态变化，并据此分析决策，以调整库存量，改善库存结构，实现储物的全面控制和管理。条码技术在仓储管理中的应用主要表现在以下方面：  货物管理

仓库根据货物的品名、型号、规格、产地、品牌、包装等划分货物品种，并且分配唯一的编码，以实现对库内货物的识别和管理。 库位管理

仓库分为若干个库房，每一个库房分为若干个库位，每一个库位都有唯一的编码。在货物入库时，将库位条码和货物条码一一对应。通过读取产品条码，即可查询产品在货位的具体位置，实现产品的全方位管理。通过终端就能够实时地查看货位货量的存储情况、空间大小及产品的最大容量，管理货仓的区域、容量、体积和装备限度。 仓储业务管理

条形码作为数据、信息输入的重要手段，有利于实现入库、在库、出库作业的自动化管理和库存控制。

2、射频识别技术在仓储管理中的应用

将RFID系统用于智能仓库货物管理，RFID完全有效地解决了仓库里与货物流动有关的信息的管理，它不但增加了一天内处理货物的件数还监看着这些货物的一切信息，射频卡是贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上、每个货物都贴有条码、所有条码信息都被存储在仓库的中心计算机里、该货物的有关信息都能在计算机里查到。当货物被装走运往别地时，由另一读写器识别并告知计算中心它被放在哪个拖车上。这样管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品，并可自动识别货物，确定货物的位置。它的具体应用有以下方面：  实时定位系统

通过射频识别天线合理的分散布置（每50~100米距离安装一个）在需要监控的给定区域内，并在需要检测的物品上贴附射频识别标签，就可以实现实时定位功能。放置好的天线按预先设置的时间间隔传送射频信号，阅读设备接收和过滤出有用信号，辨认RFID作用范围内的存货位置，并将该信息输入中心数据库。从而使管理者随时获取监控区域内货物的具体位置，实时制定仓储作业计划，减少存货的搬运时间和距离。 智能托盘系统

智能托盘系统的核心技术是射频识别技术，它能高效、准确的处理日常进出仓库的大量托盘货物，解决生产原材料在仓库中的装卸、处理和追踪等与物资流通相关方面的信息管理问题，并可以保证获取信息的准确性和可靠性。

智能托盘系统是将RFID阅读器安装在托盘进出仓库必经的通道口上，把射频识别标签贴附于托盘上而实现的。这样，当托盘货物通过出入口时，阅读器就能使计算机了解到哪些托盘以及货物通过里通道。此外，当托盘装满货物时，自动称重系统会自动比较装载着货物的总重量和存储在计算机中单个托盘的重量，并获取其中差异，了解货物的实时信息。 通道控系统

通道控制系统是一种以射频识别技术为核心的 “红绿信号“系统，这种系统可以有效的控制数千个进出仓库的包装箱的流转。这些呗控制的包装箱上都固定着射频识别标签，而在包装箱途径的各个出入口都安装有射频阅读器，阅读器天线固定在通道上方。当包装通过天线所在处，阅读器会读取标签信息并与数据库中存放的信息进行比较，若信息一致，绿灯亮，包装箱可通过；若信息不同，则激活红灯，同时将信息资料记录在数据库中，包装箱不予放行。通道控制系统消除了采用纸张单证管理系统时常出现的人为错误，排除了以往不堪重负的运输超负荷状况，建立了高速、有效和良好的信息输入途径，可以在物体高速移动的状况下有效获取信息，节省了时间。 配送过程保护系统

为防止仓库中存放的高价值货物被盗，防止因托盘放错位置而导致交货延迟，仓库可利用射频识别技术建立配送过程保护系统。该系统可保证叉车按照正确设定的路线移动托盘，降低货物在非监控道路上被盗的可能。

实施时，仓库需要建立一个悬浮在上方的射频阅读器，并为每个叉车装备食品标签。叉车沿途经过的详细资料（包括正确的装货位置、设定的行走路线等）都通过射频连接从中央数据库下载到叉车。若发现标签错误，则叉车被强行停止，并由管理者重新设定想走路径，同时自动称重系统也实时提供监控信息。

二、数据库技术在运输过程中的应用

1.GIS（地理信息系统）在铁路运输中的应用

铁路运输地理信息系统便于销售、市场、服务和管理人员查看客运站、货运站、货运代办点；客运代办点之间的相对地理位置，运输专用线和铁路干线之间的相对地理位置，并用不同颜色和填充模式来区分各种表达信息，使用户看到销售区域、影响范围、最大客户、主要竞争对象、人口状况及分布、工农业统计值等，由此可以找出增加运输收入的潜在地区，从而扩大延伸服务；通过这种可视方式，更好地制定市场营销和服务策略，有效地分配市场资源。２.GPS（全球定位系统）在运输中的应用  导航

三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆及步行者都可以利用导航接收器进行导航。例如，安装了GPS接收机的车辆，随时可以知道自身所处的准确位置，指挥中心也可以随时对车辆进行监控。 营运车辆管理

1.实现集成管理，提高实时监控能力。车辆安装GPS后，车队利用互联网进入公司GPS监控平台，通过电子地图就可以实现对自己公司的车辆和

司机进行实时监控，清楚地了解到车辆运行的具体位置、驾驶员是否按照指定的线路行驶，以及当时的行车速度，甚至通过卫星传输回来的图像就可以看到车厢内旅客情况和驾驶员在开车的情景，管理实现可视化。2.车队通过借助GPS，可大大提高调度能力。线路管理人员坐在办公室或手里有台无线上网的电脑，随时随地就可以清楚地知道运行车辆目前往返于路途的实际情况，对车辆进行实时监控，有利于车队合理调度车辆。3.油料管理。系统可以不间断地记录车辆累计行驶里程、加油记录，准确提供车辆实际油耗，改变了运输企业按照“理论公里”确定油料标准的“模糊”管理方式，为运输企业节约油料、堵漏增收、降低成本提供了科学依据。

 铁路运输中的应用

利用GPS的计算机管理信息系统，可以通过GPS和计算机网络实时收集全路列车、机车、车辆、集装箱及所运货物的动态信息，实现列车及货物的追踪管理。只要知道火车的车中、车型和车号，就可以立即从近１０万ｋｍ的铁路网上流动着的几十万辆火车中找到该货车，还能得知这辆货车现在何处运行或停在何处，以及所有的车载货物发货信息。铁路部门运用这项技术可大大提高其路网及其运营的透明度，为货主提供更优质的服务。 结合移动通信技术提高驾驶员技能

在定位系统中整合通信与导航功能，对于提高物流行业运输效率、进行车辆指挥实时调度和道路状况预警、解决交通领域的车辆拥堵等问题具有很大的使用价值。移动运营商丰富的网络容量、便捷的信息平台和ＷＬＡＮ热点接入、GPS卫星定位等多种无线技术整合方案在实时通信与导航应用中大有作为。比如，前方车辆遇到结冰路面或碰到一起交通事故，可以通过无线方式将信息发送出去，后方的车接受信息后，可通过车载导航系统重新选择路线行驶；而采用三维地图现实的导航系统能够真实地显示出整个街道和十字路口的图像，驾驶员甚至可以在不熟悉的城市比较容易地找到目的地。数据库技术在物流行业的发展前景 GPS在智能交通系统中的功能发展  车辆定位、跟踪

为了有效提高定位精度和定位连续性，国际上广泛采用集成的差分GPS定位和惯性导航（INS）定位方法。车辆上安装有GPS接收机与接收天线，而控制中心通过广域网与GSM、GPRS或CDMA网络相连，以实时显示出车辆的实际位置，还可实现多车辆、多屏幕同时跟踪。另外，一旦车辆发出遇劫、被盗等警情时，控制中心也可将车辆位置信息及警情信息通过广域网送１１０指挥中心，由公安部门出警。 智能调度

控制中心可以监测区域内车辆运行状况并随时与被跟踪目标通话，对车辆进行合理调度。

 交通设施信息的实时采集

交通设施信息是智能交通管理数据的重要组成部分之一。交通运输的详细信息，例如交通中的红绿灯控制信息，步行街、单行道、禁止左转等信息，公路交通中的路况、车道数、限速等，在实际中经常发生变化，随时掌握交通设施的位

置及变化，对交通管理，规划出行线路等至关重要，可用GPS准确采集，及时补充。

 紧急救援。

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。控制中心的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。 仓储管理信息系统

它是对库内货物的信息进行自动处理的过程。同时还具有事务处理、预测、计划、控制、决策支持等功能。

随着计算机、电子信息技术和电子商务技术的发展，物流企业必将完善和提高仓储管理水平，提高货物运输效率，降低物流行业运营成本，实现物流管理的信息化和智能化。

第四篇：大型机械在抗洪抢险中的应用

黄河安危事关大局，国家历来对黄河防洪极为重视，经过几十年的努力，我国对洪水、河道演变以及工程施工技术、抢险技术等方面的研究和实践已达到了较高的水平。但是，目前黄河下游的防洪安全问题仍很突出，防洪的形势仍然很严峻。随着国民经济的发展，科学技术的进步，国家对黄河防洪安全的要求也越来越高，为了适应黄河情况多变、险情复杂、抢险任务艰巨的特

点，组建了机械化程度高、技术先进、反映迅速、机械灵活、能打硬仗的专业机动抢险队伍。抗洪抢险也随着社会的进步和治黄现代化建设快速发展，从传统的人工抢险向现代化机械化抢险转变，改变了过去防汛抢险依靠人海战术，没有专用的快速抢险成套设备，在抗洪过程中人员劳动强度过大，疲劳程度高，效率低，甚至错过了抢险的最佳时机，往往给抗洪斗争造成被动的局面。

机械化抢险具备适应“抢早、抢小、抢险快、抢险成功率高”的特点已成为防汛抢险发展的主要趋势。要从实际出发，充分利用在长期抗洪抢险斗争中积累的抢险技术和大型机械设备相结合，用现代化的机械设备代替原来的人工抢险，有效控制险情，极大地减少了人力投入，减轻抢险劳动强度，提高抢险成功与效率。

机动抢险队要加强防汛抢险技术学习。开展防汛抢险新技术，新方法研究和实战演练，不断提高队员抢险技术水平，以及组织能力和动手操作能力，使每个队员都能独挡一面、一专多能、熟练操作机械设备技术，使人机成为一个有机整体，充分发挥大型机械设备在施工和抢险中的效能。把机动抢险队建设成一支机动灵活、反应快速，抢险水平较高的专业化抢险队伍。才能保证在关键时刻拉的出、上的去、抢的住。

根据黄河抢险中土石方工程较多的特点，为达到快速抢护的目的，选用优质高效的机械设备，组织机械化施工抢险，进行高强度土石方作业，对缩短抢险时间，节约抢险投资、减轻劳动强度，提高快速应变能力，才能抢得快，抢得牢，确保黄河安全。

在抢险实践中，河道工程抢险方法有，加修子埝、散抛块石、捆抛柳石枕、推抛石笼、柳石楼厢、土袋及土织物等。这些方法多道工序要靠人力和机械协作，所以抢险技术人员和机械协作十分重要，人机有效结合工作，可达到互相弥补，取长补短的效果。

目前黄河抗洪抢险时使用的大型设备有：挖掘机、装载机、自卸车、推土机、装袋机等。不但用于挖、装、运、推、抛等作业，机动抢险队的机械设备不能仅做一种工作，还要做到一机多用。挖掘机不仅能挖能装，除正常挖掘土石方外，而且还能推、抛、利用自身长臂的特长，可将停留在坝坡的枕体推入河中，在装载机或自卸车散抛石护坡、根石加固时，它可以平整滩坡，抓抛铅丝笼等。

装载机不仅能装，而且还能挖、推、平、碾压、运、抛等，如在一般不太坚硬的地面上可以开挖。推抛石笼、柳石枕、平整坝面、道路。利用轮胎碾压土方，可装抛备防散石护坡，在抢险需抛铅丝笼或柳石楼厢时，使用装载机装抛铅丝笼，插运柳秸料。抛运快，效率高。

推土机不仅能推、平、碾压运还能推枕，推石笼，平整道路和坝面，削坡，碾压石方，短距离搬运柳秸料，石料等（利用推的功能）。

自卸车不仅能运、而且还能抛石，利用车厢长的特点和石料下落惯性可抛石，一次到位。

装袋机：在抢险需用土袋时，使用装袋机装土袋，装袋快，减轻劳动强度，效率高。

铅丝网片编织机：编织既快，对均匀。

挖掘机、装载机和自卸车组合施工抢险要合理匹配。利用自卸汽车装运土石方，就必须配备一定数量的装载机和挖掘机装车。为了充分发挥自卸车的运输和装车机械设备的效率，必须进行合理的配套。

根据黄河抢险的特点，考虑到场地和道路等条件，为使装车机械设备和自卸汽车都能发挥出较多机械效能。首先考虑运距、车速、必须使装车时间与自卸汽车的运输循环时间一致，达到装不等运，运不等装，匹配合理，才能充分发挥机械的工作效率。在运土方时选用挖掘机装车，自卸车运，装载机推平、碾压。在调运石料时选用装载机装，自卸车运，装运快效率高。

根据近年来的抢险实践，濮阳第三机动抢险队总结了以下几条经验：在抢险需抛散石护坡时备方石料运距出险地点10米以内，以挖掘机抓抛最快，石料运距在50米以内装载机铲抛最快。百米外调抛时，由装载机和自卸车匹配效率高。

抢险需抛铅丝笼时，用装载机人机配合抛笼快投抛准确到位，效率高。

抢险采用柳石楼厢时，使用装载机插运秸、柳料不但插运量大，而且速度快，效率高。

抢险需抢修子埝时，运距在30米内以推土机较快，运距在50米以内使用装载机较快。运距在百米外由自卸车或小翻斗车与挖掘机匹配较快。由于濮阳第三机动抢险队上级所配设备有：一台挖掘机，一台装载机，三台自卸车，没有推土机。在汛期特别是洪水期间，本辖区有四处控导工程。二处险工，三处涵闸，仅靠现有设备根本满足不了抢险需要。2003年8月份洪水期间，濮阳第三机动抢险队先到封丘大宫，后到兰考蔡集支

第五篇：计算机在材料科学中的应用及其发展前景

计算机在材料科学中的应用及其发展前景

计算机（Computer）是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。随着计算机的性能的完善以及各种科学研究软件的丰富，计算机在材料科学中的作用变得越来越显著了，如新材料的设计，计算机模拟，工艺过程的优化及自动控制，数据和图像处理，信息检索等等，这些都体现了计算机在材料科学中的广泛应用，其发展前景极为可观。

下面我就几种计算机在材料科学中的应用来说明计算机与材料科学研究的关系。

温度场的计算，各种材料的加工、成型过程中与加热、冷却等传热过程有着密切的联系，所以利用计算机解决传热问题是极为有力的。

材料科学与行为工艺的计算机模拟，材料行为工艺是通过调整材料在加工过程中的组织性能来改善其使用性能，利用计算机模拟材料可以部分代替传统的真实试验，提高了效率、节省费用。

相图是描述相平衡系统的重要几何图形，通过相图可以获得某些热力学资料；反之通过热力学数据可以建立一定的模型，从而计算和绘制相图。相图计算CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)更是在前人收集、总结热力学数据的基础上发展形成的一门新的介于热力学、相平衡和计算机科学之间的交叉学科。

材料的组成和结构与计算机模拟，材料的组成和结构采用各种大型分析设备进行，如扫描电镜、透射电镜、分析电镜、扫描探针显微镜，各种谱仪和各种衍射仪，这些均是在计算机控制下完成各自的分析工作，而且设备随之提供了各种功能强大的分析模拟软件及其数据库，从而更加有效地提高了分析时的数据处理能力。

金属材料加工与计算机模拟，用计算机模拟实现试生产、减少实验次数、动态显示材料加工和制备工艺的各个物理量的演变历程和空间分布、预测缺陷和优化工艺流程，极大地缩短了试制周期、减少劳动力成本、提高生产率。

塑料加工中的计算机模拟，利用各种加工技术和计算机辅助工程CAE，实现对塑料制品造型、大量数据调用、人机对话，屏幕显示模拟实际的成型过程、预测塑料制件设计、模具设计和成型条件对产品质量的影响，从而能够方便、快捷地修改，寻求最佳的成型过程，使新的成型制品在较短的周期内顺利投产。

材料数据库将数据的进行集合及其管理、利用，从而对工程数据建立数据库系统，用于存储、管理和使用面向工程设计所需要的工程数据和数据模型，这是将工程方法与数据库技术结合起来，并将人工智能及专家系统与数据库相结合，建成智能化的CAD/CAM集成系统。数据库管理系统极大地方便了用户对数据的使用与管理，减轻用户的工作量和复杂性，提高了数据库的安全性，数据库系统可以提供数据共享即多用户同时使用全部或部分数据，数据库的具有数据的独立性即每个用户所使用的数据有其自身的逻辑机构，数据库的使用减少数据冗余，使数据的结构化，使数据的相互关联和记录类型的相互关联，统一的数据保护功能，并发控制的问题，加强了对数据的保护

数据库经历了第一代的层次数据库系统和网状数据库系统，第二代的关系型数据库系统，直到现在的第三代的面向对象数据库系统，从而满足了现在要在数据库中存放和管理的诸如多媒体数据、空间数据、实时数据、复杂对象、图像对象、知识和超文本等工程数据的需求，也就有了面向对象的工程数据库系统。

工程数据库系统可以适合于CAD、CAM、CIM等工程应用领域。要建立工程数据库系统首先需要选择合适的DBMS作为其开发平台，再将工程数据映射成DBMS支持的数据模型，利用DBMS提供的数据定义语言和数据操纵语言，设计数据库的结构，提供操纵数据库数据的用户界面。

对于材料数据而言，其数据量十分庞大，目前世界上已有的工程材料数据库有数十万种，各种化合物大几百万种。材料的成分、结构、性能及使用等构成了庞大的信息体系，它们依然在不断更新和扩大。

材料中成分的组合若进行实验的话，将耗时、耗力，如果利用材料数据库和其他信息处理技术则可以极大地减少研制工作量、缩短研究周期、降低成本和提高效率。

计算机材料性能数据库储存信息量大且存取速度快，查询方便，由材料查性能，也可以由性能查材料，通过比较不同材料的性能数据，进行选材或材料代用。，使用灵活，即使对材料的数据进行补充、更新和修改，功能强大，实现单位的自动转换、图形化表示数据、进行数据的派生。其应用广泛，配合CAD、CAM实现计算机辅助选材，还可以设计材料性能预测或材料设计的专家系统。

现有的材料数据库主要是欧美等发达国家开发研制的，而国内的相关单位也进行了不断的探索，取得了一定成绩，如清华大学材料研究所等单位于1990年联合建成的新材料数据库，它采用Oracle数据库，含有新型金属和合金、精细陶瓷、新型高分子材料、先进复合材料和非晶态材料五个子库，今后的材料数据库是向网络版方向发展。

专家系统(Expert System)源于人类专家的知识，应用人工智能技术，工具一个或多个人类专家提供的特殊领域的只是、经验进行推理和判断，模拟人类专家作出决断的过程，解决那些原来只有工业专家自己才能解决的各种各样的复杂问题，专家系统实际上是一种计算机程序，在某一特定领域内，能够利用知识和推理来解决人类专家才能解决的问题。

完整的专家系统由六个部分组成：

1.知识库：用于存放领域专家提供的专门知识，它有知识的数量和质量之分，要选择合适的知识表达方式和数据结构、把专家的知识形式化并存入知识库中.工作数据库：包含问题的有关初始数据和求解过程的中间信息组成。

2.推理机：它要解决如何选择和使用知识库中的知识，并运用适当的控制策略进行推理来实现问题的求解。

3.知识获取机制：实现专家系统的自我学习，在系统使用过程中能自动获取知识，不断完善扩大现有系统功能。

4.解释机制：专家系统在通用户的交互过程中，回答用户提出的各种问题，包括与系统运行有关的求解过程和与运行无关的关于系统自身的一些问题。

5.人机接口：实现系统与用户之间的双向信息转换，即系统将用户的输入信息翻译成系统可以接受的内部形式，或把系统向用户输出的信息转换成人类所熟悉的信息表达方式。

解释专家系统：通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的含义，如图像分析、化学结构分析和信号解释等。

下边是几种专家系统还有它们各自的应用

1.预测专家系统：通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生的情况，如天气预报、人口预测、经济预测、军事预测。

2.诊断专家系统：根据观察到的情况来推断某个对象机能失常（即故障）的原因，如医疗诊断、软件故障诊断、材料失效诊断等。

3.设计专家系统：工具设计要求，秋初满足设计问题约束的目标配置，如电路设计、土木建筑工程设计、计算机结构设计、机械产品设计和生产工艺设计等。

4.规划专家系统：找出能够达到给定目标的动作序列或步骤，如机器人规划、交通运输调度、工程项目论证、通信与军事指挥以及农作物施肥方案等。

5.监视专家系统：对系统、对象或过程的行为进行进行不断观察，并把观察到的行为与其应当具有的行为进行比较，以便发现异常情况，发出警报，如核电站的安全监视等。

6.控制专家系统：自适应地管理一个受控对象的全面行为，使之满足预期的要求，如空中交通管制、商业管理、作战管理、自主机器人控制、生产过程控制等。

材料加工过程的计算机控制，微机和可编程控制器在材料加工过程中的应用可以减轻劳动强度，显著改善产品质量和精度，从而提高产量。计算机在材料加工中的应用有物化性能测试数据的采集和处理，加工过程自动控制（主要探讨的内容），计算机辅助模具设计和制造，材料加工过程的全面质量管理

在材料加工控制领域中，运用较多的是微机和可编程控制器（Programmable Controller，简称PC），材料加工过程中的基本单元控制一般由可编程控制器或微机控制系统完成，而复杂的生产线可由可编程控制器和微机控制系统共同完成。

计算机工业控制系统基本功能：模拟量参数的采集、转换及屏幕显示，模拟量参数的越线报警（声、光的形式），被控参数的闭环自动控制，各种流量的累计计算，用于统计计算，各种开关量输入信号的检测与各种开关量输出信号的控制，用于设备的启停与各种连锁保护，生产工艺流程图及各种被控参数的动态趋势曲线的屏幕显示、便于操作人员及时掌握设备运行状态，实现对生产过程的操纵和控制，工艺参数的记录及打印，以便保存生产技术资料做经济指标考核，完成与上位机的通信，将下位机的各检测参数和各流量累计值通过数据线传输到上位机，从而接收到上位机的监督控制

计算机在材料检测中也有非常广泛的应用，材料的性能主要决定于它的化学成分和组织结构，化学成分不同的材料具有不同的性能，而相同成分的材料经过不同的加工处理而具有不同的组织结构时，也将具有不同的性能。所以通过对材料的化学成分、组织结构、力学性能及物理性的检测，能更加清晰地揭示材料的深奥秘密。如材料成分的检测即通过改变材料的成分可以调整材料的性能，这是利用材料的合成和制备完成的，所以对材料的成分进行细致的检测是必要的。

目前有许多大型分析设备（扫描探针显微镜（SPM），扫描电镜（SEM），透射电镜（TEM），X射线衍射仪，电子衍射仪，红外光谱仪，原子吸收谱仪，激光光谱仪）用于材料成分的检测

材料组织结构的检测直接影响材料性能的材料组织，评价材料缺陷，进行计算机仿真。材料缺陷的计算机评定，材料缺陷检测、分级评定和材料缺陷对性能的影响研究也是材料组织检测的一项，它们也是保证产品质量的主要环节之一。

选择可以利用计算机图像处理与模式识别技术来进行材料缺陷特征参数的研究，可以实现材料缺陷图像获取、材料缺陷检出、材料缺陷识别、材料缺陷尺寸测量和分级评定等功能，基本上是自动化的。

对材料研究中的数据作进一步处理，如计算、绘图、拟合分析等，这些功能现在均可利用软件来完成。

计算机科学与材料科学研究相结合，改进了研究工具和研究方法，促进了学科的发展。过去，人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。现在，计算和模拟已成为研究工作的第三条途径。计算机与有关的实验观测仪器相结合，可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表，显著地提高实验工作的质量和效率。计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。在理论研究方面，计算机是人类大脑的延伸，可代替人脑的若干功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算，现在计算机成了新的工具，数学定理证明之类的繁重脑力劳动，已可能由计算机来完成或部分完成。计算和模拟更是一种新的研究手段。计算机在材料科学中的广泛应用，常常产生显著的经济效益和社会效益，从而引起产业结构、产品结构等方面的重大变革。

总之，计算机在材料科学中的应用相当广泛，其发展前景也让材料科学研究的从业者满怀期待。