6 材料数据库与专家系统共49页
材料数据库
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NIMS主要进行材料的合成，表征和应用的 研究，包括金属，半导体，超导体，陶瓷， 有机材料，和纳米材料等等。涵盖了电子， 光学，涂料，燃料电池，催化剂，生物技 术等范围的应用。同时发展了电子显微镜， 高能离子束，强磁场等技术。大多数研究 是实验性研究，但至少有一个研究中心， 致力于理论研究。
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ASMD：宇航结构金属数据库 （Aerospace Structural Metals Database SAH：结构合金手册（Structural Alloys Handbook） TPMD：材料热物理性能数据库 （Thermophysical Properties of Matter Database）
数据库简介
数据库（Database）是按照数据结构来组 织、存储和管理数据的仓库，由雷明顿兰 德公司于六十多年前发明，随着信息技术 和市场的发展，特别是二十世纪九十年代 以后，数据管理不再仅仅是存储和管理数 据，而转变成用户所需要的各种数据管理 的方式
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材料数据库
材料科学是社会发展的三大支柱之一，材 料的合理选择和后续加工处理直接影响着 产品的质量和生产成本。材料数据库不仅 可以存取材料信息和性能数据，提供常用 的数据库查询、检索功能，而且还可与人 工智能技术相结合，构成材料性能预测或 材料设计专家系统，在现代工业的材料工 程和机械制造中发挥着重要的作用。
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数据库地址: https://cindasdata.co m/ 数据库内容: 材料性能数据库的各 种材料，包括航空航 天合金的热，机械， 电气，物理等性能以 及大量的数据性能曲 线。
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Key To Steel
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第7章专家系统资料
3.2 知识获取 知识获取是建造专家系统的关键一步，也是较为
困难的一步，被称为建造专家系统的“瓶颈”。知识 获取大体有三种途径。
1.人工获取 人工获取，即计算机人员（或知识工程师）与领 域专家合作，对有关领域知识和专家知识，进行挖掘、 搜集、分析、综合、整理、归纳，然后以某种表示形 式存入知识库。
服务器
知识库
推理机
Web Server
知识库
推理机
人—机界面
Internet
人—机界面
客户（机）
Browser
图5 专家系统的客户(机)/服务器结构及浏览器/服务器结构
3、专家系统设计与实现
3.1 ES设计的原则
根据ES的特点，在设计中应遵循下列原则： ⑴ 专门任务。ES设计应面向专家知识和经验行之有效的
A→B A B
3.动态数据库 动态数据库也称全局数据库、综合数据库、工作 存储器、黑板等，它是存放初始证据事实、推理结果 和控制信息的场所，或者说它是上述各种数据构成的 集合。 4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交 互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行 为和结果。
传统编程 数据处理步骤的描述和使用 与程序员理解水平相等 与过程型为主 处理模型 对大数据库进行处理 数值处理 重复计算过程 困难 困难 不容易做到在运行中解释 顺序的批处理 算法式
1.4 专家系统的类型 关于专家系统的分类，目前还无定论。仅从几个不
同的侧面对此进行讨论。 1.按用途分类 按用途分类，专家系统可分为：诊断型、解释型、
预测型、决策型、设计型、规划型、控制型、调度型等 几种类型。
2.按输出结果分类 按输出结果分类，专家系统可分为分析型和设计型。
材料学科常用数据库列表和网站大全
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人工智能导论课件第6章第4-5节
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• VIBEX专家系统结合了决策表分析（DTA）和DT，决策表分析是通过已知案 例来构建的，而DT是为了做出分类，使用归纳式知识获取过程来构建。 VIBEX DT与机器学习技术相结合，比起ⅤIBEX（VIBration Expert）TBL方 法在处理振动原因和发生概率较高的案例时，其诊断更有效率。人类专家合作 构建DTA，这最终得到了由系统知识库组成的规则集。然后，人们使用贝叶斯 算法计算出规则的确定性因子。
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• 专家系统的重要作用之一是用于故障诊断。在昂贵、高速、关键机械运转的情 况下，故障的早期准确检测非常重要。在机械运转的情况下，异常情况的常见 指标是旋转机械的振动。检测到故障后，维护工程师能够识别症状信息，解释 各种错误信息和指示，并提出正确的诊断。换句话说，识别可能导致故障的组 件以及组件失败的原因。
人工智能导论
Introduction to artificial intelligence
• （1）规划——在这个阶段，根据所有可能的原子构型的集合中和质谱推导出 的约束一致的原子构型集合，还原出答案。应用约束，选择必须出现在最终结 构中的分子片段，剔除不能出现的分子片段。
• （2）生成——使用名为CONGEN的程序来生成可能的结构。“它的基础是组 合算法（具有数学证明的完整性以及非冗余生成性）。组合算法可以产生所有 在拓扑上合法的候选结构。通过使用‘规划’过程提供的约束进行裁剪，引导 生成合理的集合（即满足约束条件的集合），而不是巨大的合法集合。”
计算机在材料科学与工程中的应用-材料数据库和专家系统 精品
300
T iN0 .2 6(1 0 -1 ) ) e T i(1 1 0 ) T iN (2 0 0F -F e (1 1 0 )
T iN0 .2 6(1 0 0 )
100 0 -1 0 0 20
40
60
-F e (2 0 0 )
80
2 (6 )
-F e (2 1 1 )
T iN (2 2 0 )
5.2 材料科学与工程数据库
计算机在材料科学与工程中的应用 第五章 材料数据库和专家系统
2
材料数据库应用举例
Ti2N PDF 17-386
5.2 材料科学与工程数据库
计算机在材料科学与工程中的应用 第五章 材料数据库和专家系统
5.2 材料科学与工程数据库
计算机在材料科学与工程中的应用 第五章 材料数据库和专家系统
2
材料数据库应用举例 二元相图数据库
4700余幅二元合金相图 美国金属学会(ASM)，美国国家标准局(NIST)
Eg,输入Ti、N
5.2 材料科学与工程数据库
计算机在材料科学与工程中的应用 第五章 材料数据库和专家系统
数据库系统的组成与结构 材料科学与工程数据库
材料科学专家系统
典型材料学科专家系统 渗碳过程系统控制
5.1 数据库系统的组成与结构
计算机在材料科学与工程中的应用 第五章 材料数据库和专家系统
1
数据库系统概述 60’s ——层次数据模型和网状数据模型
70-80’s ——关系数据库理论 80’s后——涉及到各种工程和科技领域
计算机在材料科学与工程中的应用
第五章 材料数据库和专家系统
叶卫平
武汉理工大学 材料学院 School of Materials Science and Technology Wuhan University of Technology
材料学常用数据库
材料学常用数据库材料领域常用的数据库地址已验证，可以使用晶体之星：/元素周期表：/化学元素：/MatWeb数据库：/日本国立材料科学研究所材料数据库：http://mits.nims.go.jp/db_top_eng.htmThermophysical Properties of Matter Database：https:///Applications/TPMDDEMO/Demo中科院物性及热化学数据库：/sdb_2004/all_thermochemistry.html 台湾生贸公司无铅焊料系列文献下载：/service_load.aspla surface com（XPS/AES/UPS）：/accueil/index.phpUK Surface Analysis Forum：/home.html化工引擎：/(美国)国家标准与技术局(NIST)物性数据库NIST XPS Database：/xps/Default.aspxSolder Systems Computational Thermodynamics：/phase/solder/solder.htmlPhase Diagrams and Articles：http://www.crct.polymtl.ca/fact/index.php?websites=1韩国多元相图：http://www.icm.re.kr/mdb/phase/index.jsp?ca=2&index=A二（三）元相图FactSage Database：http://www.crct.polymtl.ca/fact/documentation/FSstel/FSstel_Figs.htm剑桥大学材料资源：/index.html地址未验证材料大全A到Z (金属、陶瓷、高分子、复合材料)(免费) 材料大全A到Z (金属、陶瓷、高分子、复合材料)(免费)/materials.asp日本国立材料科学研究所：材料数据库(免费)http://mits.nims.go.jp/db_top_eng.htmDatabase of Published Interatomic Parameters(免费)/DFRL/researc ... database/index.htmlLiqCryst Online (液晶数据库)(部分免费)http://liqcryst.chemie.uni-hamburg.de/PoLyInfo (高分子材料设计所需的各种数据)(免费)http://polymer.nims.go.jp/polyinfo_top_eng.htm保温材料数据库NASA TPSX(免费)/CAMPUS (塑料产品数据库, 免费)/Chemical Resistance of Resin Materials(免费)/html/chemical.htmlGoodfellow (金属与材料)/ILL's 3D structure gallery in VRML (各种有趣的无机材料的3D结构)http://www.ill.fr/dif/3D-crystals/index.htmlKey to Metals (有色金属数据库)/Materials Science International Services (合金材料组成和相图数据)/World Wide Composites Search Engine (英特网复合材料搜索引擎)/材料手册, Ceramic Industry(免费)/FILES/HTML/MaterialsHandbook/0,2772,,00.html化学相容性(化学品与材料之间)数据库, Cole-Parmer(免费)/techinfo/chemcomp.asp金属合金物性数据库 (Principal Metals, Inc.提供)(免费)/prime/step1.asp科学数据库/美国、加拿大再生塑料产品/厂家目录(Recycled Plastic Products Directory)(免费) /溶剂选择数据库(免费)/陶瓷材料参考指南， Reference Guide Index(免费)/FILES/HTML/ReferenceIndex/0,2796,,00.html吸声材料数据表(免费)/tecref_acoustictable.html【网址推荐】材料学一些网站1. /常用的材料常数及各种标准2. /元素周期表3. http://cimesg1.epfl.ch/CIOLS/crystal1.pl晶体学网站，里面有很多有用的链接4. /cuu/Constants/index.html?/codata86.html物理常数5. /world/lecture/index.html讲义6. /晶体之星7. /default.cfm材料科学与工程方面的论文网站8./l ... p/G.16/qx/ProductLi ne.html9. /servlet/N ... 0&c=&page=2关于不锈钢的数据10. http://mits.nims.go.jp/db_top_eng.htm日本国立材料科学研究所：材料数据库。
材料数据库管理系统
内容列表
与其他系统的集成应用
2种集成应用方式
方式一
H13钢
NASTRAN
导出
热导率W/m/K 密度kg/m^3 比热kJ/kg/K 凝固率
应用 软件
ESI材料数据库管理系统 访问界面（IE）
材料信息
方式二
ESI材料数据库管理系统 服务器
CAE软件应用
材料数据库管理系统 材料导出接口示意图
Patran定制菜 单
系统维护功能负责维护
部门信息
新建/编辑/删除部门
人员信息
新建/编辑/删除人员 停用/激活用户
人员分组
新建/编辑/删除人员分组 对分组进行权限及菜单设置
人员权限
设置人员的操作权限 设置人员的菜单权限
系统维护
保存操作记录
记录登录用户在材料库管理系统中所进行 的操作
保留用户的操作记录 追踪材料的使用情况
附录
附录A：钣金材料属性 附录B：复合材料属性 附录C：铸造相关属性 附录D：碰撞相关属性 附录E：焊接相关属性
内容列表
开发者信息
序号
姓名
1
王玮
2
张久松
3
曾先亮
项目经验
1.2006-7-1至2007-1-31，西飞“橡皮囊成形回弹研究课 题”； 2.2007年3月-12月，哈飞“钣金成形有限元仿真”项目； 3.2008年，沈飞“钣金数字化制造工程”项目； 4.2009年，成飞“基于PAM-STAMP钣金工艺有限元仿真系统 构建”项目。
内容列表
目标-1
提供材料数据管理、唯一发布、共享的平台
目标-2
与现有应用工具协同工作
（Catia、Patran等）
目标-3
数据库与材料数据库
3.6人工神经网络在材料科学中的应用
材料设计与优化
所需性能 数据库
Y
N
预测 优化 参考材料 评价
神经网络
知识库
预测
N
验证
Y
结束
3.6人工神经网络在材料科学中的应用
材料工艺优化 材料性能预测
材料智能加工与智能控制
第二节 专家系统
2.1 人工智能（Artificial Intelligence））
专家系统（Expert System）
专家系统是一种计算机程序，在某一特定领域内，它能 利用知识＆推理来解决人类专家才能解决的问题
2.2 专家系统的发展
1、20世纪60年代 专家系统产生DENDRAL 2、20世纪70年代20 趋于成熟 3、20世纪80年代之后 走向实用化和商品化
Sj
O
a
b
Sj
a
O
Sj
3.5 人工神经网络的结构形式
y1 y2 yn y1 y2 yn y1 y2 yn
x1
x2
xn
x1
x2
xn
x1
x2
xn
(a)
y1 x1 y3 y2 x2 x3 x4
(b)
(c)
y4
(d)
(e)
3.6 神经网络的学习方法
有指导的学习 没有指导的学习
3.7 误差反传神经网络构成和学习方法 误差反向传播（Back-propagation, BP) BP神经网络的组成
2.3专家系统的工作原理
专家系统的组成 知识库 工作数据库 推理机 知识获取机制 解释机制 人机接口
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