产品设计中的材料仿真技术研究

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1、产品设计中的材料仿真技术研究*[第一作者简介]胡鹏（1979～），男，云南昆明人，设计艺术学专业在读硕士研究生，研究方向：云南民族民间工艺。胡鹏李纶（昆明理工大学机电工程学院工业设计系，云南昆明650093）摘要：在工业产品造型设计的形、色、质等形态要素中，色彩和质感与材料有着直接的联系，材料在塑造产品和体现其美学和人文价值中起着关键的作用。在计算机辅助产品设计中，真实的材料质感是产品造型设计的重要组成部分，如何编辑出仿真的材质对提高设计质量有着重要的作用。本文着重针对材质编辑中的难点，讨论在计算机上应用仿真技术编辑制作逼真材料的方法，并对金属材料、无机材料、有机材料、复合材料的色彩、质感模

2、拟仿真的方法进行了讨论。关键词：产品设计，材料，仿真技术0引言工业设计自诞生到如今大约已有一百年多年的历史，在这一百多年里工业设计和所处时代的生产力水平有着十分密切的关系，不管是设计观念、设计思想还是设计手段都随着社会的进步在不断的变化和发展。随着工业设计学科的深入发展，工业设计中的许多概念，方法和内容也越来越细，每一个领域对于工业设计的影响，每一个学科在工业设计中的作用，都在发生着巨大变化。计算机软硬件水平的飞速发展，大大推动了工业设计的发展，作为信息时代的主角，计算机辅助工业设计（ComputerAidedIndustryDesign）也正以一个全新的面貌发挥着巨大作用[1]。产品设计作

3、为工业设计家族中的重要成员之一，其重要性不言而喻。而计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）技术在其中的应用，也越来越受到设计师的青睐，CAD技术为设计师对产品的设计开辟了一个崭新的空间。在产品设计中，产品的形态、色彩和材料质感是决定着产品设计六大因素中产品美观与否的重要方面，特别是材料质感在塑造产品和体现其美学和人文价值中起着关键的作用。目前，在计算机辅助设计时大多数的设计师都把精力投入到了形态和色彩的研究，而往往忽视了材料质感在体现产品内在美的重要性。所以，在产品设计时，如何编辑出仿真的材质，如何发挥CAD技术的最大功能进行材质编辑，如何更好地把材质与形态、色

4、彩相结合，是设计师必须关心和研究的问题。1产品设计中的材质在工业设计中，工业产品的美一般有两个显著的特征。一个是产品以其外在的感性形式所显现的“形式美”，另一个是产品以其内在结构的和谐、秩序而呈现的“技术美”。由于形式美是外在的，易感受的，因而生动、具体。它所包括的形态、色彩和材料质感相当丰富，抛开形态不谈单单色彩与材料质感的不同组合，就会呈现出千万种各异的产品。一般在工业产品设计中，我们结合计算机辅助设计，把经常涉及到的材质分为金属材料、无机材料、有机材料和复合材料四大类。1.1金属材料金属材料的一般质感特性是具有良好的反射能力、金属光泽和不透明性。经过切削加工的金属表面有光滑、平整、坚硬

5、、冰冷的感觉；经过铸造、锻压、拉拔等工艺处理的金属表面有粗糙、规整、坚硬、亚光的感觉。1.1.1碳钢不锈钢经表面抛光处理后有极强的发射能力和高光呈现，它广泛应用于建筑、装饰、家具、车辆、机械、餐具、医疗器械等许多方面。1.1.2铝及铝合金铝及铝合5一般呈现银白色金属光泽，光反射率高，在工程中广泛用于建筑与家具装饰中的门、窗、扶手、栅栏等部位，在日用器具中的应用也比较广泛。1.1.3铜及铜合金黄铜是铜锌二元合金，具有明亮的金黄色泽，广泛应用于装饰品。青铜是铜锡二元合金，具有良好的铸造性能，常用作铸造金属件和装饰雕塑材料。1.1.4镁及镁合金镁合金是近几年发展较快的一种材料，由于镁合金的密度只有

6、1.738/cm3,比铝和钛轻得多，且强度高、易铸造、切削性能好，颜色朴素美观，广泛应用于汽车方向盘、座椅、自行车、摩托车、体育器材、电视机壳、笔记本电脑外壳、手机等。1.1.5金属钛金属钛具有熔点高，重量轻，高抗腐蚀性等诸多优异性能，成为近年来极受关注得尖端材料。常用于国防、机械、航空、精密仪器、高端相机等方面的制造。1.2有机材料1.2.1塑料塑料作为人工合成的高分子化合物是近年来发展和应用极广泛的新型材料，也是最具有潜力和发展前景的材料之一。塑料的表面特性，可任意着色，可注塑出各种纹理，部分塑料具有透明、半透明的质感，装饰性强。用途极为广泛。1.2.2工程塑料聚乙烯，主要用于制造各种容

7、器、餐具、厨房用品、塑料板箱、包装等方面。聚丙烯，主要应用于耐热性餐具、医疗器械、家具、家电制品外壳等方面。聚苯乙烯，可自由着色，用于仪器外壳、灯罩、透明模型、照明装饰材料等方面。有机玻璃，在所有工程塑料中透明性最好，可任意着色，用于广告标牌、仪表透明外壳、交通工具的座窗等方面。ABS工程塑料，表面硬度高、光滑，容易电镀，常用于仪表盘、外壳、汽车转向盘、家用电器外壳等方面。1.3无机材料无机材料与金属材料和有