国内铸造CAE论文现状的文献计量学统计分析,文献计量学论文.docx

国内铸造CAE论文现在状况的文献计量学统计分析,文献计量学论文CAEComputer Aided Engineering又称为数值模拟、计算机辅助工程等。应用铸造 CAE 对铸造工艺进行模拟和优化是避免铸造缺陷、提高工艺出品率进而获得高质量、低成本铸件的有力手段。铸造CAE 模拟开场于 20 世纪 60 年代的美国，在国内发展也比拟迅速1.本文基于文献计量学统计和分析了国内铸造 CAE 论文的现在状况。 1 资料来源与方式方法应用文献计量学的基本定律，对中国知网进行检索，整理后获得的文献作为获得本次研究的资料。 1.1 文献计量学 文献计量学起源于统计书目学，被以为是揭示人类文明进程的定量研究手段。当前有 4 个分支：文献计量学、科学计量学、信息计量学、网络计量学2. 1.1.1 概念文献计量学是以文献量、作者数、词汇数等为计量对象，用数学和统计学的方式方法，定量地分析一切知识载体的穿插科学。文献计量学能够提高科技人员阅读本专业文献的效率进而有效地利用科技情报，减少科研工作的重复和浪费。 1.1.2 基本定律 1布拉德福定律布拉德福定律揭示，某一学科，总是有少数核心刊物大量发表相关文献，其他大量刊物各自发表少量文献。布拉德福定律用于研究某学科的发展特点以及学科之间的穿插影响和互相浸透关系，并以此确定某些新学科的生产点。 2齐普夫定律齐普夫定律的内容是，在一篇足够长的文献中，将词汇按其出现的频次递减地排序，那么序号 r 和其出现频次 f 之积近似地为一个常数。该定律对编制词表、制定标引规则、进行词汇分析与控制、分析作者着述特征具有一定意义。 3洛特卡定律洛特卡定律描绘叙述的是文献作者人数与其所着论文之间的关系，用以评价文献作者的奉献。用数学表示出式为，发表 x 篇论文着者的频率 fx与其论文的篇数 x 之间的关系为，fx=C/X2,C 为常数。 1.2 中国知网 中国知网 CNKIChina National Knowledge In-frastructure,中国国家知识基础设施是中国建设的以实现全社会知识资源传播分享与增值利用为目的进行的数据库。中国知网着力于大规模集成整合知识信息资源，建设知识资源互联网服务平台和深度开发利用平台。用户能够进行各类论文、工具书、专利、标准、行业知识、服务平台、外文文献的综合检索。经过数年的持续建设，当前在业界享有较高的声誉。 科研人员常用的中国知网内容主要有： 1中国知识资源总库收录了中国学术期刊光盘版电子杂志出版社产品的以下为参考文献。包括：中国期刊全文数据库、中国博士学位全文数据库、中国优秀硕士论文全文数据库、中国重要会议全文数据库、重要报纸、年鉴、图书等。 2搜索引擎CNKI 搜索引擎提供主题、篇名、本文关键词语、作者、，利用 E-learning 的批量下载功能全部下载。这些论文可分为三大类： 1铸造 CAE 软件开发研究。 2应用铸造 CAE 进行铸造工艺模拟与优化。 3软件推介、人物专访、CAE 科普、综述。 本次研究只牵涉前 2 类。对下载后的文献逐一阅读，剔除掉不属于本次研究范围的文献，一共获得了 2300 余篇论文作为本次研究的资料，华而不实论文建立数据库，应用 SQL 语言进行基于文献计量学的统计。 2 结果与分析 铸造 CAE 论文具有类似的篇章构造：生产任务、铸造 CAE、生产验证。部分论文缺少验证环节，至少在逻辑上是缺乏讲服力的。 2.1 大概情况 2.1.1 论文的内容铸造 CAE 论文在研发和应用的领域包括流动场、温度场、应力场、组织模拟等。 1流动场将充型经过视为纯流体流动，不考虑出现的固体对流动的影响。做纯流动场分析时，能够分析流动经过中的速度场合压力场，预测卷气、夹杂、对铸型的冲击力。 2温度场做温度场分析时，分析充型经过中金属液与铸型温度变化，预测冷隔和浇缺乏、缩孔缩松等铸造缺陷。这一部分技术在国内外铸造 CAE 软件中发展最成熟、应用最广泛。 3应力场应用热 - 固耦合模拟在铸件凝固经过中，由于各处冷却速度不均匀与砂型的阻碍作用造成的热应力，引起的变形或裂纹。 4组织模拟凝固经过的模拟最终目的是要获得固 / 液界面推进经过在时间和空间上的描绘叙述，进而预测晶粒微观组织的特性，据此控制并优化铸件的组织分布和机械性能。 2.1.2 论文的构造通常，一篇应用铸造 CAE 进行工艺模拟与优化论文的主干构造包括： 1生产任务包括零件的名称、材质、构造、批量大小等。分析铸造生产的特点与难点，指出容易产生铸造的缺陷。 提出 2-3 种工艺方案备选。 2铸造 CAE 分析建立模型。对铸件和浇冒系统进行三维造型。进行网格划分。网格划分时综合考虑运行时间与计算精度。 求解。设置物性参数、边界参数、计算参数。一般的，凝固经过中的温度场模拟计算时间较短，而流动场、应力场、组织模拟计算时间比拟长。 后处理。对用户关心的参数进行提取，判定能否会产生铸造缺陷，能否能够进一步提高工艺出品率，最终确定铸造生产中采用的工艺方案。 3生产验证提出生产关键环节控制措施，组织铸造生产。以产品解剖图或者无损检测结果作为验证铸造工艺适用与否的根据。 2.2 统计结果 对 2300 余篇论文分别统计了年份、期刊、作者、机构、本文关键词语等。由于担忧统计的不完全，所以统计结果只列出先后顺序，没给出详细数值。 2.2.1 按年份统计按年份统计的铸造 CAE 论文数目由高到低见表 1.【1】 前 5 名的年份中，发表的论文数比拟接近，都在每年 190-250 篇左右。之间。这讲明近期 5 年来，铸造 CAE 论文有了大幅的增加。 2.2.2 按期刊排序按期刊统计的铸造 CAE 论文数目由高到低见表 2.【2】 华而不实，前 4 种刊物发表的论文在 1840 篇左右，大致占统计数据的 80%左右。这几种刊物也是中国铸造的主要专业杂志。统计结果符合文献计量学中的布拉德福定律。该定律指出，某学科的文献总是大量地集中在一定数量的期刊上，而其余的文献则分散在其他大量相关的期刊上。 2.2.3 按作者与机构排序按作者统计的铸造 CAE 论文数目由高到低见表 3.【3】 以上统计包括他们作为论文成了铸造CAE软件操作技巧的展不，难以让人相信铸造CAE到底在多大程度上指导了生产铸造CAE经过中，边界参数的设置是一个难点。即便将铸件予以了解音，也只是验证了铸造CAE模拟了流动和凝固结束后铸件会或者不会产生铸造缺陷，这其实也只是定性。也就是讲，对某个时刻的充型前沿、凝固前沿没有进行定量验证，也就无法得知边界参数的设置能否正确，阻碍了工艺人员进一步提高工艺出品率的努力。边界参数的测定属于铸造反问题的研究领域 2.3.2发展趋势 当前，基于 瞬时充满，同时凝固 的铸造温度场模拟已经比拟成熟。笔者所在羊位购买了正版国产某铸造CAE软件，在应用该软件为用户解决技术问题经过中，发现觉察该软件用于预测铸钢件缩孔缩松的大小和位置判定非常准确。由于铸铁可能存在石墨化膨胀所以预测铸铁件的缩孔缩松大小和位置有时偏差较大。流动场和应力模拟运算的速度由于非常缓慢、边界条件设置复杂，尚不能为用户提供技术服务。加强流动场和应力模拟以及组织模拟的研究应该是铸造CAE软件研发下一步工作的重点，部分学者已经进行了这方面的工作 2.3.3铸造教育 当前国内应用铸造CAE软件上要还集中在高校，企业人员发表铸造CAE方面的论文还很少。造成这种现象的原因是多方面的。从企业方面来讲，主要有 2 个 1铸造 CAE 软件分材质、铸造方式方法出售，总体价格偏贵。而模拟经过的物性参数和边界参数的设置很难，到底铸造 CAE 结果能在多大程度上指导生产，企业主处于不相信铸造 CAE 结果的状态，导致老板投资时优柔寡断。 2铸造 CAE 软件不通用，企业没有能熟练操作铸造CAE 软件的人员。铸造从业人员本身没有接受铸造 CAE 培训，甚至没有接受三维造型基本训练，参数的设置更是困难重重。导致了短时间不容易把握软件操作方式方法，技术人员也向老板建议不购入这软件。 笔者曾对一些期次的(铸造、(铸造技术、(热加工工艺、(特种铸造及有色合金等铸造专业杂志进行不完全统计，这些铸造专业刊物 90%左右的论文作者来自高校，企业的人员很少。这显示了当前铸造技术气力主要在高校， 企业里铸造技术气力还比拟薄弱。其实，工程创新是创新的主战场。工程人员在现场，理应有更多的经历体验值得推广3.自从 1998 年国家本科目录改革以来，传统的高校纷纷将铸造改成了材料成型与控制，学生在校期间要学习铸造、锻压、焊接等专业的知识，相当于 4 年时间要接受原来3 个专业的知识和技能，按宽基础培养的本科生生却不一定能适应企业的需要。培养专业硕士学位能够有效地避免这个问题4. 2.3.4 铸造 CAE 软件本次研究用的部分 论文对所使用的三维造型软件和铸造 CAE 软件语焉不详。但从论文截图界面能够看出，主要的造型软件有 SolidWorks、UG、Pro/E不分先后等。铸造 CAE 软件主要有：ProCast、AnyCasting、Magma不分先后。国产软件的以华铸CAE 为多。也有使用大型通用有限元软件 ANSYS包括经典版本和 WorkBench 版的，应用通用软件对操作者要求更高层次。 一些论文中没有提及所使用的三维软件和铸造CAE 软件名称，主要是出于正版软件版权的考虑。 据笔者了解，部分国外相关软件公司已经或者即将成立法务部门，着手追查中国应用盗版软件发表论文、申报课题等事宜，需要引起各位使用者的高度注意。 3 结束语 由于金属液充型经过与凝固经过中的不可捉摸性， 睁眼造型、闭眼浇注 一直以来是铸造生产的现实，应用铸造 CAE 模拟铸造工艺方案能够有效地避免这个缺陷。国内初次基于文献计量学综述了当前国内铸造 CAE 文献，进行统计与讨论，指明了发展方向。 文献计量学的基本定律和规律，能够用以指导CAE 文献的研究，为铸造科研者选定科研方向提供方向指导。 以下为参考文献 1张国俊，孙志平，邹丽艳。铸造经过数值模拟的应用与瞻望J.热加工工艺，2018，3921：61-64 2高嵩。对文献计量学研究的一些看法J.情报理论与实践：1999，2202：75-77 3李伯聪。工程创新：突破壁垒和躲避陷阱M.杭州：浙江大学出版社，2018 4高彦斌。全日制专业学位硕士研究生职业素质培养J.高等建筑教育：202101：44-46