Como reduzir o peso das peças fundidas de aço utilizadas nos sistemas de chassis de trens por meio da otimização do projeto e, ao mesmo tempo, garantir resistência estrutural suficiente?

O peso das pesadas peças fundidas de aço do sistema de chassis do trem tem um certo impacto na velocidade geral do trem. Como reduzir o peso das peças de aço fundido para trens e ao mesmo tempo garantir resistência estrutural suficiente é uma tarefa complexa e importante. Isto requer consideração abrangente e inovação em muitos aspectos, como seleção de materiais, projeto estrutural, processo de fabricação e avaliação de desempenho.

A seleção de materiais é uma etapa crítica na otimização do projeto. Embora os materiais de aço fundido sejam conhecidos por sua alta resistência e boa tenacidade, diferentes ligas de aço têm diferentes características de desempenho. Ao escolher aço de alta resistência e baixa liga (HSLA) ou aço de ultra-alta resistência, a quantidade de material utilizado pode ser reduzida sem sacrificar a resistência estrutural, reduzindo assim o peso. Esses materiais normalmente têm maior rendimento e resistência à tração, permitindo que os projetistas reduzam a espessura da parede da peça enquanto mantêm a resistência. Além disso, novas ligas, como ligas de titânio e ligas de alumínio, também podem ser usadas em chassis de trens por meio de um design razoável. Esses materiais possuem menor peso e boas propriedades mecânicas.

Em segundo lugar, o peso do produto pode ser otimizado através do projeto estrutural. Usando tecnologia moderna de projeto auxiliado por computador (CAD) e análise de elementos finitos (FEA), análises detalhadas de tensão e deformação de peças fundidas de aço podem ser realizadas para identificar áreas de alta tensão e áreas de baixa tensão. . Com base nos resultados da análise, as partes redundantes do material podem ser removidas sem afetar a resistência da estrutura geral. Por exemplo, adicionando cavidades em áreas de baixa tensão ou usando uma estrutura em favo de mel, a quantidade de material utilizado pode ser efetivamente reduzida sem afetar a rigidez geral da estrutura. Além disso, a otimização do caminho de transferência de carga, por meio de um projeto de formato geométrico razoável, torna a distribuição de tensões mais uniforme e evita a concentração de tensões, permitindo assim a utilização de menos material para suportar a mesma carga.

A otimização topológica também é um método de projeto muito eficaz que pode calcular a forma estrutural ideal e a distribuição de materiais sob determinados materiais e condições de contorno. Através da otimização da topologia, os projetistas podem encontrar o melhor equilíbrio entre peso e resistência, minimizando o uso de material. Ao mesmo tempo, a combinação de projeto paramétrico e tecnologia de projeto generativo pode otimizar ainda mais a estrutura, de modo que as peças fundidas de aço não apenas atendam aos requisitos de resistência, mas também se adaptem às limitações do processo de fabricação.