تشير المحاكاة الحاسوبية والتصميم الأمثل لأشكال الألومنيوم في آلات البناء إلى تحليل الخصائص الميكانيكية وتصميم التحسين الهيكلي لأشكال الألومنيوم المطبقة في مجال آلات البناء عن طريق الميكانيكا الحاسوبية وخوارزمية التحسين. من خلال إنشاء نموذج عددي معقول، فإنه يحسب ويحلل السلوك الميكانيكي للمادة مثل الإجهاد والإجهاد والتشويه، ويحدد أفضل معلمات التصميم من خلال تحسين الخوارزميات لتحقيق هدف الوزن الخفيف، وتحسين القوة وتحسين الأداء للمادة.
أولاً، المحاكاة الحسابية لتشكيلات الألومنيوم هي فصل البنية المعقدة لتشكيلات الألومنيوم إلى عدة وحدات صغيرة باستخدام طريقة تحليل العناصر المحدودة، وحساب توزيع الضغط والجهد في كل عقدة مع الأخذ في الاعتبار خصائص المادة نفسها والحمل الخارجي، ومن ثم التنبؤ تشوه وتلف المادة. وتشمل العملية المحددة الخطوات التالية:
- تحديد النموذج: إنشاء نموذج عنصر محدود معقول وفقا للشكل الهندسي وحجم التشكيل الألومنيوم الفعلي. حدد نوع الخلية المناسب وطريقة تقسيم الشبكة وظروف التحميل
- نمذجة المواد: الحصول على بارامترات خواص المواد الميكانيكية لصيغ الألومنيوم من خلال الاختبارات التجريبية أو قواعد بيانات بارامترات المواد، مثل المعامل المرن، وقوة الانتاجية، والانفعال اللدن، وما إلى ذلك.
- شروط الحدود والتحميل: وفقًا لحالة العمل الفعلية، تحديد شروط الحدود والأحمال الخارجية لتشكيلات الألومنيوم، ومحاكاة الضغط في ظل ظروف العمل الفعلية.
- الحل والتحليل: يتم استخدام برنامج العناصر المحدودة للحساب العددي للحصول على الإجهاد والانحراف والتشويه وغيرها من النتائج في كل عقدة من تشكيل الألومنيوم. وتم تحليل النتائج المحسوبة لتقييم القوة والصلابة وعمر التعب وخصائص أخرى للمادة.
ثانيا، التصميم الأمثل لأشكال الألومنيوم هو استخدام خوارزمية التحسين للعثور على أفضل مزيج من معلمات التصميم لمؤشرات أداء محددة من أجل تحقيق هدف التصميم الأمثل. وتشمل العملية المحددة الخطوات التالية:
- متغيرات التصميم والوظائف الموضوعية: تحديد متغيرات التصميم التي تحتاج إلى التحسين، بما في ذلك الهندسة وسمك المادة ومكان الثقب وما إلى ذلك. في نفس الوقت، يتم تحديد الوظيفة الموضوعية للتحسين، مثل تقليل الوزن، وزيادة القوة والحد من تركيز الإجهاد.
- القيود: مراعاة المتطلبات الهندسية الفعلية والقيود على عملية التصنيع، مثل قوة المادة، والقيود الهندسية، وما إلى ذلك. التأكد من أن نتائج التحسين تتماشى مع الجدوى العملية.
- اختيار وتطبيق خوارزمية التحسين: تحديد خوارزميات التحسين المناسبة وفقا لخصائص مشاكل محددة، مثل الخوارزمية الوراثية، وخوارزمية تحسين أسراب الجسيمات، وخوارزمية التخمين المحاكاة، وما إلى ذلك، ودمجها مع تحليل العناصر المحدودة للعثور على الحل الأمثل لعدة تكرارات.
- تقييم والتحقق من النتائج: تقييم نتائج مخطط التصميم الأمثل، ومقارنة وتحليل الاختلافات في الأداء قبل وبعد التحسين، وإجراء التحقق التجريبي اللازم لضمان فعالية وجدوى نتائج التحسين.
جدير بالذكر أن المحاكاة الحسابية والتصميم الأمثل لتشكيلات الألومنيوم في آلات البناء بحاجة إلى مراعاة الخصائص الميكانيكية والاستقرار الهيكلي وعملية التصنيع. وفي التطبيقات العملية، ينبغي النظر بشكل كامل في عوامل مثل تكلفة الإنتاج والموثوقية وقابلية الصيانة لضمان الإمكانية العملية والاقتصاد لمخطط التصميم النهائي.
باختصار، يمكن لمحاكاة الحساب وتحسين تصميم أشكال الألومنيوم في آلات البناء تحسين خفة الوزن والقوة والأداء للمواد، والمساهمة في توفير الطاقة والحد من الانبعاثات والتنمية الخضراء لصناعة آلات البناء.
