ومع تطور صناعة السيارات والفضاء الجوي وما إلى ذلك، أصبح التصميم الكمي الخفيف للبؤر الساخنة البحثية. وتميل أساليب التصميم التقليدية إلى التركيز على القوة والثبات، مما يؤدي إلى زيادة وزن المواد الصلبة، مما يضر بزيادة كفاءة استخدام الطاقة في المنتجات. وفي السنوات الأخيرة، كشفت تكنولوجيات تحسين الاستخدام الأمثل عن إمكانات كبيرة في التصميم الكمي الخفيف للأحزمة. وسوف تقدم هذه الورقة عرضاً مفصلاً عن تطبيق تقنيات الاستخدام الأمثل للتطبيقات في التصميم الكمي الخفيف للتصاميم المشدودة، وتثبت من النتائج العملية لهذه الطريقة من خلال تحليل الحالات.
إن الاستخدام الأمثل للرسم الأمثل هو طريقة تصميم قائمة على النمذجة الرياضية تسعى إلى أفضل تصميم للوفاء بشروط التقييد من خلال الاستخدام الأمثل لتوزيع المواد وتصنيفها. وفي التصميم الكمي الخفيف لقوى التثبيت، يتيح الاستخدام الأمثل للرسم التمكينية تحديد توزيع المواد في الأجزاء الرئيسية، والحد من استخدام المواد الفائضة، وبالتالي تحقيق الهدف الكمي الخفيف.
يتطلب التصميم الكمي الخفيف لمادة صلبة عدة عوامل مثل القوة، الاستقرار، المقاومة للتآكل. ولتلبية هذه المتطلبات، يمكن استخدام الخطوات التالية لتحقيق التصميم الأمثل:
وضع النماذج: أولا، وضع نماذج ثلاثية الأبعاد للمشدات وتحديد المناطق المثلى.
تحديد شروط التقييد: تحدد شروط ضبط التصميم الأمثل، مثل الحد الأقصى من الإجهاد، والحد الأدنى من الاستقرار، وفقا لسيناريو التطبيق الفعلي.
الخوارزميات المثلى: استخدام الخوارزميات المثلى المناسبة، مثل الخوارزميات الجينية، وخوارزميات الجسيمات، وما إلى ذلك، من أجل تحسين النماذج على النحو الأمثل.
النتائج المثلى للتقييم: من خلال تحليل النتائج المثلى، يتم تقييم درجة والأداء الكمي الخفيف للتصميم.
التصميم الهيكلي على أساس النتائج المثلى: إعادة تصميم هيكل المقوى على أساس النتائج المثلى.
وعلى سبيل المثال، فإن البراغي الموجود على صمام محرك سيارة ما يستخدم طريقة مستحدثة لتحقيق المستوى الأمثل من أجل التصميم الكمي الخفيف. ومع الحفاظ على قوة اللولب واستقراره، تم التوصل في نهاية المطاف إلى تخفيض في الوزن بنسبة 20 في المائة من خلال الصيغة المثلى للخوارزميات، مما أدى إلى زيادة كفاءة استخدام الطاقة بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، أصبحت الهياكل البراغي الأكثر تركيزاً، مما قلل من تكاليف الإنتاج.
وعلى الرغم من أن نهج التصميم الكمي الخفيف للتصاميم القائمة على أساس الاستخدام الأمثل للرواسب قد حقق نتائج ملحوظة في بعض الحالات، لا تزال هناك مشاكل وتحديات. أولا، إن كفاءة ودقة الخوارزميات المثلى تؤثر بشكل مباشر على نتائج التصميم، وإن مسألة اختيار الخوارزميات المناسبة وتحسينها هي مسألة ملحة. ثانياً، كثيراً ما تتطلب معايير أداء المواد التي تنطوي عليها عمليات الطفرة إلى المستوى الأمثل الحصول عليها تجريبياً، كما أن كيفية الحصول على هذه البارامترات وتطبيقها على النحو الأمثل مسألة تحتاج إلى النظر فيها. وأخيراً، قد تواجه المحتويات اللاحقة للتصميم الكمي الخفيف تحديات تقنية وتقنية في عملية التصنيع، كما أن كيفية التغلب على هذه المشاكل وتحقيق الإنتاج الضخم مسألة تحتاج إلى مزيد من البحث.
توضح هذه الورقة مزايا هذا النهج وإمكانياته في تحديد الكمي للمواد الصلبة الصلبة، من خلال عرض ومناقشة مفصلين للتصميم الكمي الخفيف المستند إلى الاستخدام الأمثل. وعلى الرغم من أن المنهجية لا تزال تنطوي على عدد من المشاكل والتحديات، إلا أنه مع التقدم التكنولوجي وتطبيقات المواد الجديدة، فإن من المتوقع أن تحل هذه المشاكل بمرور الوقت، وأن تطبق على نطاق أوسع طرائق التصميم الكمي الخفيف للتصاميم القائمة على أساس الاستخدام الأمثل.
