Com o progresso contínuo da tecnologia, a otimização do projeto tornou-se gradualmente um objetivo importante a ser perseguido em todas as áreas. No projeto de fixadores, a otimização do projeto pode melhorar significativamente o desempenho, reduzir custos e reduzir o desperdício de material. Nos últimos anos, os métodos de otimização de fixadores baseados em simulações por elementos finitos têm sido amplamente utilizados, oferecendo uma nova abordagem para a otimização de fixadores.
A simulação por elementos finitos é um método analítico baseado na modelagem matemática que consiste na discretização do modelo físico, transformando o problema de continuidade em problema discreto e reutilizando cálculos numéricos para resolver o problema discreto. No projeto otimizado de fixadores, a simulação por elementos finitos permite a otimização de todos os aspectos do projeto estrutural, seleção de materiais e formulação de processos.
Métodos de projeto otimizados de fixadores baseados em simulações por elementos finitos são amplamente utilizados. Por exemplo, no projeto de um eixo automotivo, a fim de melhorar a resistência à fadiga do eixo, a estrutura do eixo pode ser otimizada por meio de simulações de elementos finitos. O processo detalhado como segue:
Construir um modelo de elementos finitos da estrutura do eixo, incluindo as propriedades dos materiais de cada componente, o modo de conexão, etc.
Os modelos são carregados e constrangidos para simular a situação de força sob condições reais de trabalho.
Os modelos foram submetidos a análise de elementos finitos para obtenção de informações sobre tensões e deformações de cada parte.
Com base nos resultados da análise, a estrutura do eixo é otimizada, por exemplo, alterando a forma das vigas e adicionando reforços.
Os modelos otimizados foram simulados por elementos finitos e suas propriedades mecânicas novamente analisadas.
Repita os passos 4 e 5 até atingir o indicador de desempenho desejado.
O método de projeto otimizado de fixadores baseado em simulação de elementos finitos oferece as seguintes vantagens:
Pode realizar uma análise eficiente de estruturas complexas, fornecendo resultados de simulação mais próximos da realidade;
Capaz de considerar vários fatores, tais como materiais, estrutura e tecnologia, para melhorar a qualidade e a eficiência do projeto;
Problemas podem ser encontrados e resolvidos no início do projeto, evitando desperdícios durante a fabricação e montagem;
Oferece novas ideias e métodos para o design otimizado de fixadores, com aplicações promissoras.
No entanto, o método apresenta algumas deficiências:
Alta exigência de hardware e software de computador e necessidade de recursos computacionais adequados;
Existe uma certa dependência do processo de simulação e da exatidão dos resultados, sendo por vezes difícil garantir a sua exatidão;
São necessários técnicos especializados para modelagem e análise de dados, exigindo alta qualidade profissional do pessoal.
Para melhorar ainda mais a eficiência e a precisão dos métodos de projeto otimizados para fixadores baseados em simulações de elementos finitos, as seguintes direções de melhoria podem ser consideradas no futuro:
Desenvolver e aperfeiçoar algoritmos e modelos de elementos finitos mais eficientes e precisos, melhorando a precisão e a confiabilidade da simulação;
Estudar profundamente o mecanismo de interação entre as propriedades dos materiais, a forma da estrutura, o esquema do processo e outros fatores para estabelecer um modelo físico mais fino e perfeito;
Um processo de design otimizado, mais inteligente e automatizado, com o auxílio de tecnologias avançadas como inteligência artificial e machine learning;
Melhorar a integração com a pesquisa experimental para verificar experimentalmente a precisão e a eficácia dos resultados de simulação.
Em suma, métodos de projeto otimizados de fixadores baseados em simulações de elementos finitos são de grande importância para o aumento de desempenho, redução de custos e economia de materiais. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia computacional e da simulação numérica, a aplicação deste método no projeto otimizado de fixadores será mais ampla e profunda, e espera-se que traga avanços tecnológicos e benefícios econômicos mais significativos para a indústria de fixadores.
