По мере роста промышленности, связанной с автомобилями, аэрокосмическим и космическим сектором, «крепежи», являющиеся ключевым компонентом связи, были разработаны в качестве «горячих точек» исследований. Традиционные методы проектирования часто фокусируются на прочности и стабильности, что приводит к тому, что крепления имеют больший вес и не способствуют повышению энергетических эффектов продукции. В последние годы технология топологической оптимизации демонстрирует огромный потенциал в количественном дизайне крепежей. В этой статье подробно описывается применение технологии топологической оптимизации в легко количественном дизайне крепежных блоков и проверка практических эффектов этого метода путем анализа дела.
Топологическая оптимизация — это метод проектирования, основанный на математическом моделировании, с помощью оптимизации распределения материалов и структурной планировки, направленный на достижение оптимальных проектных программ для достижения установленных ограничений. Топологическая оптимизация позволяет определить распределение материалов в ключевых частях и сократить использование избыточных материалов таким образом, чтобы достичь целей лёгкой количественной оценки.
Легкая квантизация крепежа требует учета многих факторов, таких как интенсивность, стабильность, коррозионность и т.д. Для того чтобы удовлетворить эти требования, топологическая оптимизация может осуществляться следующим этапом:
Создание модели: для начала создание трехмерной модели крепления и определение зоны оптимизации.
Установление ограничений: установление ограничений для оптимизации дизайна, таких как максимальное напряжение, минимальная стабильность и т.д.
Алгоритм оптимизации: выберите подходящие алгоритмы оптимизации, такие как генетические алгоритмы, алгоритмы групп частиц и т.д.
Оценка результатов оптимизации: анализ результатов оптимизации оценивает легкость и производительность дизайна.
Структурный дизайн, основанный на результатах оптимизации: перепроектирование конструкций крепежа в соответствии с результатами топологической оптимизации.
Возьмем, к примеру, болты на каком-либо двигателе цилиндра, и применим метод топологической оптимизации для легкого количественного дизайна. При помощи итерации оптимизированных алгоритмов, обеспечивающих прочность и стабильность болтов, было достигнуто 20% снижения веса, значительно увеличив эффективность двигателя. В то же время оптимизированная структура болтов более компактна и снижает стоимость производства.
Несмотря на то, что в некоторых случаях методы разработки, основанные на топологической оптимизации, добились значительного эффекта в некоторых случаях, остаются вопросы и проблемы. Во-первых, эффективность и точность оптимизированных алгоритмов непосредственно влияют на результаты проектирования, и вопрос о Том, как выбрать правильный алгоритм и улучшить его, является насущным вопросом. Во-вторых, параметры производительности материалов, вовлеченные в процесс топологической оптимизации, часто требуют экспериментального доступа, а также того, как точно их получить и применить к процессу оптимизации, необходимо учитывать. Наконец, в процессе производства легкими количественными проектами компакт-элементы могут столкнуться с технологическими головоломками и техническими проблемами, и вопрос о Том, как преодолеть эти проблемы и как обеспечить серийное производство, также требует дальнейшего обсуждения.
Эта статья иллюстрирует преимущества и потенциал данного подхода в достижении легкой количественной оценки крепежа, основанной на топологической оптимизации. Несмотря на то, что в этом подходе остаются некоторые проблемы и проблемы, вера в то, что эти проблемы будут решены постепенно, в то время как технологии продолжают развиваться и применяются новые материалы, будет также использоваться более широкое применение методов количественного дизайна, основанных на топологической оптимизации креплений.
