وفي مجال الهندسة الميكانيكية، تعد المكونات المطورة قطع غيار مهمة تستخدم على نطاق واسع في مختلف الأجهزة الميكانيكية. ومع تطور التكنولوجيا، ازدادت متطلبات تصميم وتصنيع المواد المطورة. ولتلبية هذه المتطلبات، يتزايد استخدام نهج العناصر المحدودة في التصميم الأمثل للطهاة. سوف هذه الورقة معلومات عن خلفية ومعنى تطبيق نهج العناصر المحدودة في التصميم الأمثل للمواد المطورة، والأساس المنطقي، والعمليات الأساسية، والتطبيقات المحددة.
أما النهج الكمي فيتمثل في التحليل العددي الذي يتم من خلاله فصل مجال البحث المتتابع إلى عدد محدود من الوحدات المنفصلة، ثم كل وحدة على حدة، مما يؤدي إلى حل النطاق الكامل للاستمرارية. ومن بين التصميمات المثلى للمواد المطورة، يمكن استخدام نهج العناصر الحدية في تحليل الإجهاد، والاستجابة، والإزاحة، وما إلى ذلك في مختلف الظروف، وتوفير مرجع هام للتصميم الأمثل.
وتشمل العملية الأساسية للتصميم الأمثل للطبقة ما يلي:
متغيرات التصميم: تتطلب التعاريف متغيرات التصميم الأمثل، مثل الحجم الهندسي، والشكل، وخصائص المادة، وما إلى ذلك.
دالة الهدف: تُنشأ دالة الهدف، وفقا لمقتضيات التصميم، مثل الحد الأقصى للقدرة، والحد الأدنى للوزن، والحد الأدنى للتكاليف، وما إلى ذلك.
شروط التقييد: تحديد شروط ضبط متغيرات التصميم، مثل القوة والعمود والاستقرار وما إلى ذلك.
الخوارزميات المثلى: اختيار الخوارزميات المثلى المناسبة، مثل الخوارزميات الجينية، وخوارزميات الجسيمات، وخوارزميات التنازع التناظري، وما إلى ذلك، وتعديل متغيرات التصميم لتحقيق الاستخدام الأمثل لدالة الهدف.
وتشمل تطبيقات النهج الحدي في التصميم الأمثل للطبقة ما يلي:
فحص درجة الحرية: يسمح التحليل البصري المحدود بالتحقق مما إذا كانت درجة حرية تصميم الطرود تفي بالمتطلبات ومن ثم تعديل التصميم.
تحليل الإجهاد: يمكن استخدام نهج العناصر المحدودة في تحليل توزيع الإجهاد الناجم عن الطرود في مختلف الظروف لتوفير مرجع لتصميم التصميم الأمثل.
الاستخدام الأمثل للهياكل: من خلال التصميم الأمثل لهيكل المواد المطورة، يمكن زيادة القدرة على تحمل، وخفض الوزن، وخفض التكاليف، وما إلى ذلك.
الاستخدام الأمثل للبارامترات: يمكن تحسين كفاءة التصنيع، وخفض معدل النفايات، وتحسين جودة المنتج، من خلال تحقيق الأمثل للبارامترات أثناء عملية تصنيع الطرود.
وفي التصميم الأمثل للقوالب المطورة، يتسم تطبيق نهج العناصر المحدودة بالأهمية والنطاق. ويمكن تفادي الأخطاء الهندسية والهيكلية وغير ذلك من الأخطاء في التصميم عن طريق فحص مدى حرية تصميم المواد المطورة. ويتيح تحليل الإجهاد إعطاء صورة دقيقة عن توزيع الإجهاد في مختلف ظروف العمل، مما يؤدي إلى تعديل التصميم لزيادة القدرة على التحمل وعمر الاستخدام. وبالإضافة إلى ذلك، فإن نهج العناصر الحدية يمكن أن يحقق المستوى الأمثل لهيكل ومعايير تصنيع المواد المطورة وأن يزيد من تحسين مستوى تصميم وتصنيع المواد المطورة.
الاستنتاجات
هذه الورقة معلومات عن خلفية ومعنى تطبيق نهج العناصر المحدودة في التصميم الأمثل للمواد المطورة، والأساس المنطقي، والعمليات الأساسية، والتطبيقات المحددة. ويوفر نهج العناصر المحدودة، كطريقة للتحليل العددي، مرجعاً هاماً للتصميم الأمثل للمواد المطورة وتحسين مستوى التصميم والبناء. ومن خلال تطبيق التحقق من الحرية، وتحليل الإجهاد، والاستخدام الأمثل للهياكل، والارتقاء بالبارامترات، يمكن أن تؤدي نهج العناصر المحدودة إلى مزيد من الابتكار والتطوير في التصميم الأمثل للطبقة. ومن ثم، فإن نهج العناصر المحدودة له مكانة ودور مهمين في التصميم الأمثل للمكونات المطورة، وهو يستحق المزيد من التوسع والتطبيق.
