美国研究人员开发出开源代码可提高零部件的安全性和性能

盖世汽车钟群 2024-08-02 11:31:22

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盖世汽车讯据外媒报道，洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的研究人员开发出新的开源代码，能准确地模拟制造零件的性能及其微观结构，使其更坚固、更安全且性能更好。

图片来源：Los Alamos National Laboratory

该代码名为Fierro，可以执行多尺度和多物理场仿真，这意味着它可以同时模拟物理系统的不同方面及其在不同时间和长度尺度上的相互作用。Fierro还提供多物理场自主设计功能。其人工智能能力可在数百万种可能的设计选择中搜索最佳设计，并利用增材制造的灵活性来制造零件。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家、Fierro的主要开发者Nathaniel Morgan表示：“这样的代码对于理解制造工艺和零件性能之间的关系至关重要。调整工艺以获得更好的微观结构，可以生产出更强大的产品。更好地了解微观结构对零件性能的影响至关重要，并为采用现代制造方法开辟了道路。”

在某些情况下，零件微观结构的性能可能关系到生死存亡。例如，1996年，一架MD-88飞机的发动机风扇轮毂发生故障，导致一名母亲及其12岁的儿子丧生。故障的原因是钻孔导致某个部分的微观结构发生变化，从而产生了裂纹。相关人员由于不了解钻孔过程会如何影响微观结构，从而导致了灾难性的故障。

虽然已有其它代码可以应对此类问题，但Fierro代码包含独特的多物理场求解器和先进的多尺度模型。这些模型可以模拟零件性能，并将其作为材料微观结构或增材制造（3D打印）晶格结构复杂拓扑的函数。Fierro利用现代超级计算机（包括基于GPU的机器）的强大功能，克服了许多障碍，实现了常规高保真仿真。这项技术创新通过减轻车辆重量来提高功率重量比，进而降低能耗，使飞机和汽车等多个行业受益。

对于轧制、冲压和挤压等具有极高剪切和变形水平的制造应用，Fierro代码使用高效的物理求解器，并结合多尺度材料模型，可处理大量材料。这样既减少了能耗和浪费，同时又能生产出性能优异的零件并提高制造效率。