蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，韓國光州科學(xué)技術(shù)研究院（Gwangju Institute of Science and Technology）的研究人員開發(fā)出一種人工智能輔助設(shè)計FRC結(jié)構(gòu)的方案。該方案具有空間變化的最佳纖維尺寸，使FRC更輕巧，同時不影響其機械強度和剛度，從而可降低汽車、飛機和其他交通工具的能耗。

（圖片來源：光州科學(xué)技術(shù)研究院）

纖維增強復(fù)合材料（FRC）是一類復(fù)雜的工程材料，由嵌入軟基體中的剛性纖維組成。如果設(shè)計得當(dāng)，F(xiàn)RC可為其重量提供出色的結(jié)構(gòu)強度和剛度，可用于飛機、航天器和其他需要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)車輛。

盡管FRC有諸多益處，但仍然在很多方面受限，如其設(shè)計采用具有恒定半徑和空間固定纖維密度的纖維，因此必須在重量和機械強度之間進行權(quán)衡。簡而言之，目前可用的FRC的重量比實際所需應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還重。

為了解決這個問題，韓國光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院的Jaewook Lee教授領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組開發(fā)出一種新方法，用于逆向設(shè)計具有空間變化的纖維尺寸和方向的FCR，也稱為“功能分級復(fù)合材料”。該方法基于“多尺度拓?fù)鋬?yōu)化”，允許在給定設(shè)計參數(shù)和約束的情況下自動找到最佳功能分級復(fù)合結(jié)構(gòu)。

Lee教授表示：“拓?fù)鋬?yōu)化是一種基于人工智能的設(shè)計技術(shù)?？苫谟嬎銠C模擬生成最佳結(jié)構(gòu)形狀，而非依靠設(shè)計師的直覺和經(jīng)驗。另一方面，多尺度方法是一種數(shù)值方法，通過結(jié)合在不同尺度上進行的分析結(jié)果得出結(jié)構(gòu)特征?！迸c僅限于二維功能梯度復(fù)合材料的現(xiàn)有類似方法不同，該新方法可以同時確定最佳的三維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及其微尺度纖維密度和纖維取向。

在多個計算機輔助試驗總，研究團隊比較了具有恒定或變化纖維尺寸的各種功能分級復(fù)合材料設(shè)計，因此證明了其方法的潛力。實驗包括鐘形曲柄、位移逆變器機構(gòu)和簡單支撐梁的設(shè)計。正如預(yù)期所想，結(jié)果采用局部定制的纖維尺寸的設(shè)計性能有所提高。

車輛、飛機和機器人的許多應(yīng)用都受益于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，而此次提出的新方法可助力工程師實現(xiàn)目標(biāo)。但該方法的優(yōu)勢不止于此。Lee教授表示：“通過減輕重量助力開發(fā)更節(jié)能的車輛和機械，我們的方法可減少能源消耗，從而有助于實現(xiàn)碳中和?！?/p>

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