开题报告-机械零件绿色材料评价软件的设计与实现.doc

毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称：机械零件绿色材料评价软件的设计与实现学 院： 机械工程学院 专 业： 机械工程专业 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 2016年 3 月 1日机械零件绿色材料评价软件的设计与实现1、课题背景进入20 世纪90 年代以来, 随着臭氧空洞、地球温室效应以及土地沙漠化等环境问题的出现, 人们的环境意识也在逐渐增强,人们在购买物品时, 不仅仅关心产品功能、寿命、款式和价格, 而且更加关心产品的环境性能, 愿意购买与环境友善的产品。传统的机械零件材料选择, 主要考虑机械性能、工艺性能和经济性三方面的要求, 没有考虑材料回收再利用、资源消耗以及对环境的污染问题。而机械零件绿色材料的选择, 不仅要考虑机械性能、工艺性能和经济性, 而且把材料的环境属性作为重要因素考虑在内。绿色材料是指具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料以及具有环境净化和治理污染功能的材料，它涉及到材料设计、生产、运输、销售、使用处理等各个环节。对材料及制成品的环境行为评价应包括产品安全性能、产品质量、经济合理和重点突出等项目，并且要符合国家标准和使用惯例。概括起来讲，绿色材料欲达到的目标是利用材料的先进性，开拓更广阔的活动范围和环境，利用材料的环境适应性，达到人类活动范围和外部环境的一致和协调；利用材料的舒适性，给活动范围内的人类生活带来愉快；利用材料的可靠性，保持自然环境和生态环境的优美、整洁。绿色浪潮已经席卷全球，开发自然、造福人类是我们的责任，然而在利用自然的同时，保护自然、节约能源和原材料更是我们的义务。绿色材料是材料发展的必然，绿色意识的增强将提高产品的价值。当今21世纪“绿色”逐渐成为衡量材料品质的新标准，绿色材料已经成为国内外学术界和企业界关注的热点。目前在绿色材料方面的研究已经取得一些成果，并且在很多领域得到越来越广泛的应用。本课题就从绿色设计的角度评价机械零件用的材料是否为绿色零件，采用生命周期评估方法LCA或者模糊评价方法对材料进行综合评价，为绿色设计奠定基础。2、文献调研在选择绿色材料零件时，毛文1考虑到材料的机械性能、工艺性能和经济性，以及环境属性等重要因素，建立了机械零件绿色材料选择评价体系，并且采用了二级模糊综合评价对减速器高速轴材料选择进行了验证。最后得出两个结论：（1）在对机械零件绿色材料进行选择时，在考虑传统的机械性能、工艺性能和经济性的基础上，将环境属性考虑在内。由建立的二级模糊综合评价的数学模型，可以从多种材料中选出最适用的一种，这对实际工作具有一定的指导意义；（2）评价时，评价权重集和单因素评价矩阵的确立比较费时，需要查阅大量相应的手册和资料，从而从多种材料中客观地、合理地选择出最适用的一种材料。对此，李守泽，李晓松和余建军2阐述了绿色材料的概念内涵，详细评述了绿色材料评价与选择方法，具体分析了绿色材料应用研究的现状，提出了绿色材料研究存在的问题，并指出了今后发展的趋势。他们指出在绿色材料的评价或决策模型方面，使用的模型方法比较有限，而且模型比较单一。常见到的模型有基于Vague集的评价方法、TOPSIS法、多层次灰色综合评价模型、模糊综合评价法等，而且大多数采用传统算法，缺乏创新性。因此今后在绿色材料研究方面，对于使用的决策模型或评价模型可以在原有的方法基础上进行合理的改进和创新，使得所用的方法更具有科学性和实用性。曹杰和赵立权3通过对材料环境属性的分析，建立了绿色材料生命周期的模型评价体系，运用模糊综合评价的求权和理想解的排序相集合的方法，求出一个加工零件多种材料方案的最优解。李兆坚4对塑料材料的生命周期能耗算法进行分析研究，认为在塑料材料生命周期能耗评价时，其能耗应包括生产原料的能量；多产品联产过程的能耗应按所有可用产品均摊；应考虑回收再生率、加工成材率和加工能耗对塑料材料能耗的影响提出了塑料材料生命周期能耗的新算法并对国内建筑常用塑料制品的材料生命周期能耗进行了计算，得出了几种材料的生命周期能耗。绿色材料研究和应用的首要前提是绿色材料的评价与选择，国内外学者已经在这方面做了不少研究工作，提出了一些评价和选择方法。能量消耗是一个重要的环境性能考核指标，可以通过材料能量含量表进行判断5。荷兰劳动监察部提出用MAC值来获取一个总指标，用于考虑不同排放物合成空气和水6。全生命周期评价法是国际上全面接受认可的用于评价环境影响的技术，该方法能够评估整个生命周期的材料性能，从制造、运输、使用、循环到处理等。 . Jnsson 等7通过全生命周期评价法评估并比较了油地毯、乙烯树脂、固体木质地板3种不同地板材料，结果表明固体木质地板明显最环保。Raja Chowdhury等8采用全生命周期评价法对公路建筑材料的环境影响进行了评估。Katsukiyo Marukawa等9为钢材处理及工程产品生态学设计提出了指导方法，以汽车制造和使用为案例，描述了采用全生命周期评价法来评估这些材料对社会改变的影响。Zuoren Nie和Tieyong Zuo10认为选择绿色材料时应该注意以下几点：(1)无毒无害，包括化学稳定性和生物安全性，避免温室效应和臭氧层破坏等；(2)整个生命周期能量消耗和资源消耗都很低；(3)可循环、可重复利用、容易回收；(4)结构稳定可靠、利用率高；(5)减少环境污染、保护净化环境等。向东等认为材料的绿色特性评估就是针对产品生产流程进行能源、资源、环保和劳保几方面的信息收集、量化和评价，在材料的绿色特性评价中遵循下列原则：(1)资源最佳利用原则；(2)能量消耗最少原则；(3)“零污染”原则；(4)“零损害”原则。宫清付等11指出在选择绿色材料时应遵守如下原则：(1)材料的环境友好性，这是绿色设计和制造的内在要求；(2)材料的节约化，这是绿色设计和制造的重要环节；(3)材料的可循环性，这是绿色设计和制造的根本特征。3、课题目标本课题的目的是在采用生命周期评估方法LCA和模糊评价方法基础上，通过平台开发工具使用计算机C#语言设计程序对材料进行评价，来判定零件是否符合绿色材料标准。这种方法解决了人工评价的繁琐。需实现的目标：1.收集资料，提供有关零件信息和评价方法；2.通过运用软件工具构建绿色材料评价软件系统。4、课题内容根据毕业设计任务书的研究方案指出，本课题研究的中心是，利用软件实现绿色材料的评价，为机械零件的绿色设计提供决策依据。具体内容包括以下几个方面：1）收集常用材料信息，从机械性能、工艺性能、经济性和环境属性4个方面进行具体分析，用4个方面共同构成绿色材料评价体系框架，量化这些特征以便作为机械设计的评价依据。2）掌握生命周期评估方法LCA和模糊评价方法，后续程序设计拟分别采用这两种方法设计。生命周期评价的步骤：（1）辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放；（2）评价这些消耗和释放对环境的影响；（3）辨识和评价减少这些影响的机会。模糊评价方法步骤：（1） 模糊综合评价指标的构建：模糊综合评价指标体系是进行综合评价的基础；（2）评价指标的选取是否适宜，将直接影响综合评价的准确性；（3）构建好权重向量：通过专家经验法或者AHP层次分析法构建好权重向量；（4）构建评价矩阵：建立适合的隶属函数从而构建好评价矩阵；（5）评价矩阵和权重的合成：采用适合的合成因子对其进行合成，并对结果向量进行解释。3）收集开发软件的相关资料，使用开发软件以及软件工具的主要功能和运行环境。开发软件NET Framework 4.0特性： 动态编程 并行计算 后期绑定 协变与逆变4）使用.net开发平台并以C#语言为软件开发工具，完成材料信息等计算机管理和分析计算并进行编程。C#是静态强类型语言。而在很多情况下，提供“动态”行为，是常常发生的事情，例如通过反射在运行时访问.NET类型、调用动态语言对象、访问COM对象等，都无法以静态类型来获取。因此，C# 4.0引入的又一个全新的关键字dynamic，也同时引入了改善静态类型与动态对象的交互能力，这就是动态查找（Dynamic Lookup）例如：public static void Main( ) dynamic d = GetDynamicObject( );d.MyMethod(22); / 方法调用d.A = d.B; / 属性赋值d“one” = d“two”; /索引器赋值int i = d + 100; / 运算符调用string s = d(1,2); / 委托调用就像一个object可以代表任何类型，dynamic使得类型决断在运行时进行，方法调用、属性访问、委托调用都可动态分派。同时，动态特性还体现在构建一个动态对象，在C# 4.0实现IDynamicObject接口的类型，可以完全定义动态操作的意义。5、与课题相关工作基础条件1）已经开展的相关工作： 外文翻译 调研、收集资料 学习资料 选择开发工具以及设计软件功能2）存在的不足与问题：本次设计需要用到.net开发工具并使用C#语言编程，因为对语言编程这方面的知识了解的不多，所以需要大量时间了解开发工具的功能并掌握编程方法。6、日程安排序号各阶段名称起止日期1调研、收集资料2016年3月7日2016年3月14日2学习资料、选择开发工具、设计软件功能2016年3月15日2016年3月31日3编制机械零件绿色材料评价程序2016年4月1日2016年4月20日4收集有关数据并给出运行实例2016年4月21日2016年4月30日5撰写毕业论文2016年5月1日2016年5月10日6准备答辩文件2016年5月11日2016年5月16日 7、参考文献1 毛文.机械零件绿色材料选择的模糊评价体系.机械研究与应用.2004, 17(6):39-40.2 李守泽，李晓松，余建军.绿色材料研究综述.中国制造业信息化.2010, 39(11):1-5.3 曹杰，赵立权.绿色材料评价体系与方法研究.华东船舶工业学院学报.2003, 17(6):63-66.4 李兆坚.常用塑料材料生命周期能耗计算分析.应用基础与工程科学学报.2006, 14(1):40-49.5 Weaver P M , Ashby M F, Burgess S. Selection of materials to reduce environmental impact: a case study on refrigerator insulationJMaterials andDesign,1996,17(1):11-176 Holloway L. Materials selection for optimal environmental impact in mechanical design J. Materials and Design,1998,19(45):133-1437 Jnsson , A M Tillman, Svensson T. Life cycle assessment of flooring materials: case study J.Building and Environment, 1997, 32(3):245-2558 Raja Chowdhury，Defne Apul，Tim FryA life cycle based environmental impact assessment of construction materials used in road constructionJResources，Conservation and Recycling，201054(4):250-2559 Katsukiyo Marukawa, Kevin