A simulação computacional e o projeto de otimização de forjas de alumínio em máquinas de construção referem-se à análise de propriedades mecânicas e projeto de otimização estrutural de forjas de alumínio aplicadas no campo de máquinas de construção por meio de mecânica computacional e algoritmo de otimização. Ao estabelecer um modelo numérico razoável, calcula e analisa o comportamento mecânico do material, como tensão, deformação e deformação, e determina os melhores parâmetros de projeto através de algoritmos de otimização para atingir o objetivo de leveza, melhoria da resistência e otimização do desempenho do material.
Em primeiro lugar, a simulação de cálculo de forjamentos de alumínio é separar a estrutura complexa de forjas de alumínio em várias pequenas unidades usando o método de análise de elementos finitos, e calcular a distribuição de tensão e deformação em cada nó sob a consideração das características do próprio material e da carga externa, e então prever a deformação e danos do material. O processo específico inclui as seguintes etapas:
- Determine o modelo: Estabeleça um modelo razoável de elementos finitos de acordo com a forma geométrica e o tamanho do forjamento de alumínio real. Selecione o tipo de célula apropriado, o método de particionamento de malha e as condições de carregamento.
- Modelagem de materiais: Obter parâmetros de propriedades mecânicas de materiais de forjas de alumínio através de testes experimentais ou bancos de dados de parâmetros de materiais, tais como módulo elástico, resistência ao escoamento, deformação plástica, etc.
- Condições de contorno e carregamento: De acordo com o estado real de trabalho, determinar as condições de contorno e cargas externas de forjas de alumínio, e simular a tensão sob condições reais de trabalho.
- Solução e análise: o software de elementos finitos é usado para cálculo numérico para obter a tensão, deformação, deformação e outros resultados em cada nó do forjamento de alumínio. Os resultados calculados foram analisados para avaliar a resistência, rigidez, vida em fadiga e outras propriedades do material.
Em segundo lugar, o projeto ideal de forjas de alumínio é usar o algoritmo de otimização para encontrar a melhor combinação de parâmetros de projeto para indicadores de desempenho específicos, a fim de atingir o objetivo de projeto ideal. O processo específico inclui as seguintes etapas:
- Variáveis de projeto e funções objetivas: Determine as variáveis de projeto que precisam ser otimizadas, incluindo geometria, espessura do material, localização do furo, etc. Ao mesmo tempo, a função objetiva da otimização é definida, como reduzir o peso, aumentar a força e reduzir a concentração de estresse.
- Restrições: Considere os requisitos reais de engenharia e restrições do processo de fabricação, como resistência do material, restrições geométricas, etc. Garantir que os resultados de otimização estejam alinhados com a viabilidade prática.
- Seleção e aplicação de algoritmos de otimização: Selecione algoritmos de otimização apropriados de acordo com as características de problemas específicos, como algoritmo genético, algoritmo de otimização de enxame de partículas, algoritmo de recozimento simulado, etc., e combine-os com análise de elementos finitos para encontrar a solução ideal para várias iterações.
- Avaliação e verificação dos resultados: Avaliar os resultados do esquema de projeto otimizado, comparar e analisar as diferenças de desempenho antes e depois da otimização, e realizar a verificação experimental necessária para garantir a eficácia e viabilidade dos resultados da otimização.
Vale ressaltar que a simulação de cálculo e o projeto ótimo de forjas de alumínio em máquinas de construção precisam levar em consideração as propriedades mecânicas, a estabilidade estrutural e o processo de fabricação. Em aplicações práticas, fatores como custo de produção, confiabilidade e manutenibilidade devem ser plenamente considerados, a fim de garantir a praticabilidade e a economia do esquema de projeto final.
Em suma, a simulação de cálculo e o projeto de otimização de forjados de alumínio em máquinas de construção podem melhorar a leveza, a resistência e a otimização do desempenho dos materiais, além de contribuir para a economia de energia e redução de emissões e desenvolvimento verde da indústria de máquinas de construção.
