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第18卷第3期石化技术与应用Vol.18No.3

2000年6月PetrochemicalTechnology&ApplicationJun.2000

论坛(125~128)
计算机技术在高聚物研究中的应用

李旭祥
(西安交通大学环境与化工学院,陕西西安710049)

摘要:介绍了计算机信息系统、计算机辅助系统、计算机控制系统在高聚物研究中的应用概况,详述
了计算机仿真技术在此领域中的应用及其研究进展。
关键词:高聚物;计算机技术;仿真技术
中图分类号:TQ31文献标识码:A文章编号:1009-0045(2000)03-0125-04

在飞速发展的21世纪,人们对新材料的需2.1计算机辅助设计(CAD)
求日新月异,占领新材料市场的国际竞争日趋激目前各种合成及加工设备均采用计算机辅
烈。高分子材料的发展显然不能够排除近年来助设计,尤其是在高分子材料加工中的模具加工
倍受青睐的计算机技术。在新材料的合成、加工方面,计算机辅助设计已得到广泛应用,专门用
以及获取更多的信息方面,都与计算机技术的发于设计注塑产品的模具设计软件已得到厂家应
展紧密相连,计算机技术已应用于高聚物科学的用。该技术结合了高分子材料的物理特性、材料
各个方面。特性等,采用特征化、参数化技术,通过热力、静
力、动力分析优化设计模型,是目前计算机辅助
1计算机信息系统设计在高分子科学领域应用取得最成功的一个
一个计算机信息系统通常由包括硬件、操作方面。
系统、网络系统在内的支持环境和以数据库管理2.2计算机辅助制造(CAM)
为核心的数据库系统以及建立在其上的各种应CAM的核心是计算数值控制(简称数控)。
用软件等几部分组成。而用户则通过专门的人数控已广泛应用于各种设备的控制,如注塑机、
机交互界面进行数据查询、修改等操作并实现统挤出机、压延机及各种连续合成装置。
计分析、规划、决策等功能。目前计算机信息系2.3计算机辅助工艺规划(CAPP)
统正向着系统集成化、结构分布化、信息多元化、工艺规划是从原材料到产品之间加工顺序
功能智能化的方向发展。在高分子科学领域中,和所需条件的规划,这项工作需要有丰富生产经
尤以功能智能化为发展目标,如专家系统。目前验的工程师进行复杂的规划。计算机辅助工艺
的专家系统基本上以事务性操作为主,具有一定规划CAPP也是运用人机交互、计算机图形学、工
的决策功能,但还限于局部应用,如石刻文物防程数据库以及专家系统等计算机科学来实现的。
环境侵蚀复合材料专家系统,复合材料专家系高分子材料的合成及加工今后也可能采用这种
统、各种数据库等。未来的信息或专家系统应具方法,如通过气体辅助注塑成型实验与仿真研
有知识获取、知识管理以及推理等功能,可以提究[1],借助计算机辅助工程分析技术所提供的信
供诸如提示、报警、自动记录和统计、专人或专题息,优化模型设计,确定最佳的工艺参数配置,减
情报服务、预测和规划、决策和咨询等服务。

¹收稿日期:2000-04-03;修回日期:2000-04-18
2计算机辅助系统作者简介:李旭祥(1962-),山西榆次人,1983年毕业于北京
计算机辅助系统在高分子科学中的应用主大学化学系,教授,陕西省化工学会精细化工委员会理事,本
刊编委。曾作为高级访问学者在美国纽约理工大学化学系
要体现在以下几个方面。访问1年,著有专著3部,在国内外刊物上发表论文近30篇。

¹
#126#石化技术与应用第18卷

少试模和修模次数。CAPP的作用不仅在于节省统等),也包括非工程系统(如生态系统等)。
了人工传递信息和数据,更有利于产品生产的整计算机仿真既不是实验方法也不是理论方
体考虑。设计工程师从公共数据库中,可以获得法,而是在实验的基础上,通过基本原理构筑起
并考察所设计产品的加工信息,制造工程师可以一套模型与算法,从而计算合理的分子结构与分
从中清楚地知道产品的设计需求。全面考虑这子行为。计算机仿真覆盖了高分子物理、高分子
些信息,可以使产品的生产获得更大的效益。化学、高分子材料加工与高分子材料的分子设计
等领域。目前国内外许多专家都在开拓该领域
3计算机控制系统的研究。
计算机控制系统是通过不断采集被控对象计算机仿真最早开展研究是在高分子材料
的各种状态信息,由计算机按照被控对象的模型物理性能的估算方面,目前仍是国内外研究的热
和一定的控制策略实时地计算和处理后,作为控点,从基本分子结构形态模拟估算到高分子材料
制信息去推动执行结构,被控对象自动地、准确各种物理性能的估算,几乎涉及到高分子物理的
地按照预定的规律运行,以减少人力,提高生产各个方面。在高分子结构方面,Yong等[4]用计算
质量。目前计算机控制系统在大宗高分子材料机模拟了网状聚合物中链的取向,Hanselman等[5]
合成装置中已被采用,