让材料工程技术扬起“智能化”的船帆——记材料工程师方明东

在经济社会发展的浪潮中，受到人文知识、计算机技术、发展理念等因素的影响，材料行业的发展也呈现出新趋势。同时，人工智能等高新技术的不断进步为材料工程领域的发展提供了契机，在提高材料研究速率、材料性能和创造新型材料等方面起到了重要作用，而材料行业作为经济发展的三大支柱之一，又是其他工业产业的基础行业，其重要性举足轻重。在前沿技术的推动下，众多行业人才积极探索材料工程学科的深度应用和研发，为解决材料行业在材料研究中出现的重难点问题做出贡献。著名的材料工程师方明东便是其中的一份子，他作为引领材料行业技术创新发展的领军人物，为推动材料行业智能化发展做出了巨大贡献。

目前我国材料加工行业正在高速发展，无论是在设备功能还是在技术水平上都在不断提升，然而不锈钢焊接工艺却尚未与新兴技术的研发达到同步，不锈钢焊接领域在热影响区、焊接变形和残余应力、焊接接头的力学性能、焊接工艺参数、焊接材料选择和搭配等方面依旧存在着许多问题，这极大地制约了新型不锈钢焊接工艺的发展与运用。为了实现不锈钢焊接工艺的智能化发展，方明东经过一年时间的努力，针对不锈钢焊接领域的核心难题自主研发了一项创新性知识产权成果——“基于结构力学的不锈钢体智能拼接设计方法”。

该知识产权成果首先建立了一个精确的结构力学模型，用以模拟不锈钢焊接过程中的力学响应、变形、热传导等现象，并根据不同的焊接材料和工艺参数，预测焊缝的力学性能和焊接质量。其次，运用计算机模拟技术对焊接过程进行虚拟实验，帮助工程师更好地了解焊接过程中的各种物理现象，如焊接热影响区、焊接变形和残余应力等。而后利用机器学习算法，对大量焊接实验数据和计算结果进行训练和分析，寻找影响焊接质量的关键因素和规律。最后再根据计算机模拟和机器学习算法得出的结果，对焊接工艺参数实施自动化优化和设计，包括电流、电压、焊接速度、熔深等参数的调整，以及焊接材料的选择和搭配，使得焊缝的力学性能和焊接质量达到最佳状态。除此之外，在实际焊接过程中，模型能够实时监测焊接参数并与预测结果做比较，如有偏差，便能够自动调整焊接参数，确保焊缝质量。

该知识产权成果在研发初期后，方明东率先应用在他创办的佛山市金鑫航金属材料有限公司。在正式发布后，方明东介绍，“基于结构力学的不锈钢体智能拼接设计方法”能够有效控制热影响区，降低其对焊缝及周边材料性能的影响，减小焊接变形和残余应力，提高焊接结构的稳定性和可靠性。此外，它能够在设计阶段就预测和提高焊接质量，并精确控制和优化焊接工艺参数，提高焊接质量和生产效率，降低返工率和报废率，为公司节约生产成本。不仅如此，该知识产权成果提高了焊接接头的力学性能，确保产品质量满足各种应用场景的要求，提升产品的普适性。

目前，经过推广，“基于结构力学的不锈钢体智能拼接设计方法”已被众多企业了解并引入使用，尤其深受建材企业的青睐。在此之前，方明东陆续研发出的“基于环境大数据推理的钢材智能质量检测方法”、“基于3D打印技术的钢件模具设计及锻造控制方法”、“基于人工智能的Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢锻造控制方法”也深受业界专家、学者和企业的认可，在市场经济和社会效益上展现了强大的优势。其中，“基于人工智能的Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢锻造控制方法”更是荣获了第二十届中国科学家论坛颁发的“2022金属材料科技创新优秀发明成果奖”和“‘十四五’金属材料科技创新先锋人物”两项国家级奖项，这令他在材料行业脱颖而出，备受业界赞誉。

未来，智能化、数字化发展将成为行业发展的主流方向，智能制造也将成为世界各国竞争的焦点。方明东表示，随着信息技术的发展，材料工程也会迎来全新的面貌，而智能化创新则是现如今的关键技术发展方向，未来他将继续投身智能化、数字化方向的科研技术研发当中，使材料工程技术扬起“智能化”的船帆，让材料工程向着更高的技术水平发展。（文/向应文）

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