Com o crescente desenvolvimento da indústria naval, a necessidade de peso leve para equipamentos marítimos é cada vez maior. O forjamento de leme marinho é uma parte fundamental do navio, seu design leve e otimização são importantes para aumentar a velocidade do navio e reduzir o consumo de energia e as emissões. Neste trabalho será realizado um estudo sobre o método de projeto e otimização do peso leve do leme marinho forjado, visando melhorar o nível de peso leve do produto e atender a demanda do mercado.
A leveza é uma tendência importante no design atual dos navios. Ao reduzir o peso dos equipamentos marítimos, o peso total dos navios pode ser reduzido, o que reduz o consumo de energia e as emissões e aumenta a velocidade e a eficiência do transporte. Para forjamento de leme marinho, design leve e otimização podem reduzir a inércia do leme, melhorar a eficiência do leme e melhorar o desempenho de manuseio do navio. Ao mesmo tempo, o design leve também pode reduzir o consumo de material e os custos de fabricação e melhorar a competitividade dos produtos no mercado.
Abordagem ao design leve
Seleção de materiais: a seleção de materiais leves é a chave para alcançar o peso leve do leme marinho forjado. Os materiais leves comuns incluem ligas de alumínio de alta resistência, ligas de titânio, materiais compósitos, etc. Estes materiais têm as vantagens de baixa densidade, alta resistência e resistência à corrosão, o que pode efetivamente reduzir o peso do produto.
Projeto da estrutura: a otimização da estrutura do projeto do produto é igualmente um meio importante de conseguir o peso leve. O peso do produto pode ser efetivamente reduzido através da redução de componentes desnecessários e da adoção de uma geometria concisa, bem como layout e conexões razoáveis. Além disso, o peso também pode ser reduzido ainda mais usando métodos de otimização estrutural, como moldagem integral e design simplificado.
Processo de fabricação: o processo de fabricação razoável também é um fator importante para alcançar o peso leve. Por exemplo, o uso de tecnologia avançada de tratamento térmico, tecnologia de tratamento de superfície e tecnologia de soldagem pode melhorar as propriedades do material e reduzir o volume e o peso do produto. Ao mesmo tempo, otimizar o fluxo de processamento e reduzir a permissão de processamento também pode reduzir o peso do produto.
Estudo de métodos de otimização
Otimização topológica: a otimização topológica é uma técnica de otimização baseada em métodos matemáticos, otimizando a estrutura interna de um produto para fins de leveza. Ao organizar os materiais dentro da área de projeto especificada, a distribuição de materiais é mais razoável e o desempenho é ótimo. No projeto de forjamento de leme marinho, a estrutura interna do produto pode ser otimizada usando o método de otimização topológica para alcançar o peso leve.
Otimização dimensional: a otimização dimensional é feita ajustando os parâmetros dimensionais de cada componente do produto, a fim de alcançar o peso leve. No projeto de forjamento de leme marinho, o peso leve pode ser alcançado ajustando parâmetros como espessura e largura da lâmina do leme, bem como o tamanho das peças conectadas. Enquanto isso, a análise de elementos finitos e outros métodos são usados para analisar a força, rigidez e estabilidade do produto para garantir a segurança e confiabilidade do design leve.
Otimização multi-objetivo: a otimização multi-objetivo é um método de otimização que considera vários objetivos de projeto de forma integrada. No projeto de forjamento de leme marinho, vários alvos devem ser considerados ao mesmo tempo, como peso, resistência e rigidez. Através de métodos de otimização multiobjetivo é possível encontrar soluções ótimas que atendam simultaneamente esses objetivos. Por exemplo, a otimização multiobjetivo com algoritmos de otimização inteligentes, como algoritmos genéticos e enxame de partículas, pode melhorar a eficiência e a qualidade de projetos leves.
Simulação e verificação de desempenho: a simulação e verificação de desempenho são os elos necessários para o design leve. O desempenho do projeto pode ser previsto e avaliado através da construção de um modelo matemático do produto e de um sistema de simulação. Ao mesmo tempo, a realização de testes e verificações práticas é um elo essencial. O projeto de pouco peso pode ser melhorado e aperfeiçoado continuamente com testes e correções reais.
O design leve e a otimização de peças forjadas para leme marinho são tendências importantes para o desenvolvimento da indústria naval atual. O peso do produto pode ser efetivamente reduzido selecionando materiais adequados, otimizando o design da estrutura e adotando técnicas de fabricação avançadas. Ao mesmo tempo, os métodos de otimização, como otimização topológica, otimização dimensional e otimização multi-objetivo, podem melhorar ainda mais a eficiência e os efeitos do projeto leve. No desenvolvimento futuro, as empresas devem fortalecer o investimento em pesquisa e desenvolvimento tecnológico e inovação, melhorar continuamente o nível de peso leve do leme marinho forjado, a fim de atender às necessidades do mercado e promover o desenvolvimento sustentável da indústria marítima.
