Hvordan redusere vekten av stålstøpegods som brukes i togchassissystemer gjennom designoptimalisering og samtidig sikre tilstrekkelig strukturell styrke?

Vekten av de tunge stålstøpene til togchassissystemet har en viss innvirkning på hastigheten til det totale toget. Hvordan redusere vekten av togstøpeståldeler og samtidig sikre tilstrekkelig strukturell styrke er en kompleks og viktig oppgave. Dette krever omfattende vurdering og innovasjon i mange aspekter som materialvalg, strukturell design, produksjonsprosess og ytelsesevaluering.

Materialvalg er et kritisk trinn i designoptimalisering. Selv om støpte stålmaterialer er kjent for sin høye styrke og gode seighet, har forskjellige stållegeringer forskjellige ytelsesegenskaper. Ved å velge høystyrke lavlegert stål (HSLA) eller ultra-høystyrke stål, kan mengden materiale som brukes reduseres uten å ofre strukturell styrke, og dermed redusere vekten. Disse materialene har vanligvis høyere flyte- og strekkstyrker, noe som gjør at designere kan redusere delveggtykkelsen samtidig som styrken opprettholdes. I tillegg kan nye legeringer som titanlegeringer og aluminiumslegeringer også brukes i togchassis gjennom fornuftig design. Disse materialene har lettere vekt og gode mekaniske egenskaper.

For det andre kan vekten av produktet optimaliseres gjennom strukturell design. Ved å bruke moderne datastøttet design (CAD) og finite element analyse (FEA) teknologi, kan detaljert spennings- og tøyningsanalyse av stålstøpegods utføres for å identifisere områder med høy belastning og områder med lav belastning. . Basert på analyseresultatene kan de overflødige delene av materialet fjernes uten at det påvirker styrken til den samlede strukturen. For eksempel, ved å legge til hulrom i områder med lav belastning eller bruke en bikakestruktur, kan mengden materiale som brukes effektivt reduseres uten å påvirke strukturens generelle stivhet. I tillegg vil optimering av lastoverføringsveien, gjennom en fornuftig geometrisk formdesign, gjøre spenningsfordelingen mer jevn og unngå spenningskonsentrasjon, og dermed tillate bruk av mindre materiale å bære den samme belastningen.

Topologioptimalisering er også en meget effektiv designmetode som kan beregne optimal strukturell form og materialfordeling under gitte materialer og grenseforhold. Gjennom topologioptimalisering kan designere finne den beste balansen mellom vekt og styrke, og minimere materialbruken. Samtidig kan kombinasjonen av parametrisk design og generativ designteknologi optimalisere strukturen ytterligere, slik at stålstøpene ikke bare oppfyller styrkekravene, men også tilpasser seg begrensningene i produksjonsprosessen.