إن مضخات المعادن المعدنية هي عناصر أساسية هامة في تصنيع الآلات، وتنطوي عملية التصنيع على تفاعلات معقدة بين الميادين الفيزيائية. ومن أجل تحسين نوعية المنتجات وخفض تكاليف الإنتاج وزيادة كفاءة الإنتاج، تبرز أهمية محاكاة المواقع المتعددة الفيزيائي والتصميمات المثلى في عملية تصنيع المعادن المعدنية.
تستخدم المطويات المعدنية على نطاق واسع في مختلف الآلات والمعدات، وتؤثر جودتها تأثيرا مباشرا على سلامة المعدات الميكانيكية وموثوقيتها. وتعتمد تصاميم المعادن المعدنية التقليدية إلى حد كبير على الخبرة، وتتسم بطول دورات التصميم وارتفاع تكاليفها، ولا تضمن أفضل أداء للمنتجات النهائية. ومع تطور تكنولوجيا الحاسوب والمحاكاة العددية، أصبح محاكاة المواقع الفيزيائية والتصميمات المثلى إلى دعم تقني هام في عملية تصنيع المعادن المعدنية.
وثمة حاجة إلى سلسلة من الأعمال التحضيرية قبل القيام بمحاكاة الحقول المتعددة الفيزياء وتحسين التصميم. فأولا، يتعين اختيار المواد المناسبة، مثل الكربون والفولاذ السبائك، والفولاذ غير القابل للصدأ، وفقا لمتطلبات المنتج، وإجراء الاختبارات وتقييم التركيب الكيميائي، والأداء الميكانيكي، والأداء التشغيلي، وما إلى ذلك. ثانيا، ثمة حاجة إلى نماذج محاكاة دقيقة، بما في ذلك نماذج هندسية، ونماذج مادية، وأحوال حدودية، وما إلى ذلك، ووضع بارامترات تستند إلى ظروف الإنتاج الفعلية. وبالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى معالجة البيانات، بما في ذلك غسل البيانات، وتحليل البيانات، وتصوير البيانات، وما إلى ذلك، من أجل دعم التحليل اللاحق للنكاة والتصميم الأمثل.
أما محاكاة المواقع المتعددة الفيزيائي فيتمثل في محاكاة سلوكها في إطار المواقع الفيزيائية المعقدة من خلال المحاكاة الحاسوبية لحاويات المعادن المعدنية. وهي تشمل أساسا حسابات البارامترات مثل وضع نماذج المواد، وتحديد مناطق التشوه، والإجهاد الحراري، والقدرة على التكيف، وما إلى ذلك. وفي عملية المحاكاة، يمكن تحقيق نتائج أكثر دقة من خلال تكرار النماذج والارتقاء بها إلى المستوى الأمثل.
واستنادا إلى محاكاة الميادين المتعددة الفيزياء، يمكن اقتراح خيارات للتصميم الأمثل. ويتمثل التصميم الأمثل في المقام الأول في إدخال تعديلات مثلى على خصائص المواد، وبارامترات العملية، وما إلى ذلك، من أجل تحسين أداء وحداثة المعادن المعدنية وخفض تكاليف الإنتاج. فعلى سبيل المثال، يمكن تحقيق الهدف الأمثل من التصميم من خلال تغيير خصائص مثل قوة استسلام المادة أو صلابتها، أو تعديل بارامترات العملية، مثل درجة الحرارة، ومعدل التشوه، وما إلى ذلك. وعند القيام بالتصميم على الوجه الأمثل، ينبغي إيلاء الاعتبار الواجب لعمليات التصنيع والقيود المفروضة على التكاليف لضمان أن تكون التصميمات أكثر فعالية وقابلية للتنفيذ.
ويمكن التوصل إلى أفضل تصميم من خلال تحليل ومقارنة نتائج التصميم الأمثل. وعند تقييم تصميم التصميم، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار مجموعة من العوامل مثل تحسين الأداء وانخفاض تكاليف الإنتاج. وعلاوة على ذلك، يلزم إجراء المزيد من المناقشات والصقل بشأن البرامج المثلى من أجل معالجة المشاكل المحتملة وتعزيز موثوقية البرامج.
يصف هذا التقرير المحاكاة والتصميم الأمثل للمواقع المعدنية، بما في ذلك التحضيرات التحضيرية، وتحليل المحاكاة، والاستخدام الأمثل للتصميم، والنتائج والمناقشات. ومن شأن محاكاة المواقع المتعددة الفيزيائي والاستخدام الأمثل للتصميمات أن يعززا إلى حد كبير نوعية المنتجات المصنوعة من المعادن المعدنية وكفاءتها في الإنتاج، وأن يخفّضا تكاليف الإنتاج، وأن يوفرا دعما تقنيا قويا لتطوير الصناعات الميكانيكية. ومع ذلك، لا تزال هناك أوجه قصور في تطبيق هذه التكنولوجيا، مثل دقة النماذج المحاكاة وثباتها، مما يتطلب المزيد من البحث والتحسينات. ويمكن أن تشمل اتجاهات البحوث في المستقبل تطوير نماذج أكثر دقة للمواد والخوارزميات العددية، والنظر في مزيد من الآثار الفيزيائية والعوامل المؤثرة، وتصميم المساعدة بالاقتران مع تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.
