Hur minskar man vikten på stålgjutgods som används i tågchassisystem genom designoptimering samtidigt som man säkerställer tillräcklig strukturell styrka?

Vikten av de tunga stålgjutgodset i tågchassisystemet har en viss inverkan på tågets hastighet. Hur man minskar vikten av tåggjutningsståldelar samtidigt som man säkerställer tillräcklig strukturell styrka är en komplex och viktig uppgift. Detta kräver omfattande överväganden och innovation i många aspekter som materialval, strukturell design, tillverkningsprocess och prestandautvärdering.

Materialval är ett kritiskt steg i designoptimering. Även om gjutna stålmaterial är kända för sin höga hållfasthet och goda seghet, har olika stållegeringar olika prestandaegenskaper. Genom att välja höghållfast låglegerat stål (HSLA) eller ultrahöghållfast stål kan mängden material som används minskas utan att ge avkall på strukturell styrka, och därigenom minska vikten. Dessa material har vanligtvis högre sträck- och draghållfasthet, vilket gör det möjligt för designers att minska tjockleken på delväggarna samtidigt som hållfastheten bibehålls. Dessutom kan nya legeringar som titanlegeringar och aluminiumlegeringar också användas i tågchassier genom rimlig design. Dessa material har lägre vikt och goda mekaniska egenskaper.

För det andra kan produktens vikt optimeras genom strukturell design. Genom att använda modern datorstödd design (CAD) och finita elementanalys (FEA) teknologi, kan detaljerad spännings- och töjningsanalys av stålgjutgods utföras för att identifiera områden med hög spänning och områden med låg spänning. . Baserat på analysresultaten kan de överflödiga delarna av materialet tas bort utan att hållfastheten i den övergripande strukturen påverkas. Till exempel, genom att lägga till hålrum i områden med låg spänning eller använda en bikakestruktur, kan mängden material som används effektivt reduceras utan att påverka strukturens totala styvhet. Dessutom, optimering av lastöverföringsvägen, genom rimlig geometrisk formdesign, gör spänningsfördelningen mer enhetlig och undviker spänningskoncentration, vilket gör att användningen av mindre material kan bära samma belastning.

Topologioptimering är också en mycket effektiv designmetod som kan beräkna den optimala strukturella formen och materialfördelningen under givna material och randförhållanden. Genom topologioptimering kan designers hitta den bästa balansen mellan vikt och styrka, vilket minimerar materialanvändningen. Samtidigt kan kombinationen av parametrisk design och generativ designteknik optimera strukturen ytterligare, så att stålgjutgodset inte bara uppfyller hållfasthetskraven, utan även anpassar sig till tillverkningsprocessens begränsningar.