Avanço no design leve dos filtros de aço super duplex s32750 com base na otimização da topologia

I. Introdução

Os filtros de aço super duplex S32750 têm sido amplamente utilizados em indústrias como engenharia química, petróleo e produtos farmacêuticos devido à sua excelente resistência à corrosão, alta resistência e bom desempenho de soldagem. No entanto, os métodos de design tradicionais geralmente resultam em filtros relativamente pesados, que aumentam os custos de fabricação e o consumo de energia operacional. A otimização da topologia, como uma técnica de design avançada, pode alcançar o projeto leve de estruturas, otimizando a distribuição de materiais, garantindo suas propriedades mecânicas e requisitos funcionais. Este artigo introduzirá em detalhes os antecedentes, métodos e realizações do projeto leve dos filtros de aço Super Duplex S32750 com base na otimização da topologia.

Ii. Características de desempenho dos filtros de aço super duplex s32750

(1) Propriedades do material
S3250 é um aço inoxidável super duplex. Sua composição química inclui alto cromo, alto molibdênio e alto nitrogênio, dotando -o com excelente resistência à corrosão, especialmente melhorando excelentemente em ambientes de cloreto. Sua microestrutura duplex (austenita e ferrita) fornece ao material alta resistência e boa tenacidade, permitindo suportar condições complexas de trabalho.

(2) Requisitos funcionais dos filtros
A principal função dos filtros é remover impurezas nos fluidos e garantir a limpeza dos fluidos. Portanto, os filtros precisam possuir recursos de filtragem eficientes, desempenho estrutural estável e boa resistência à corrosão. Enquanto isso, para reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência operacional, o design leve se tornou uma importante direção de desenvolvimento.

Iii. Visão geral da tecnologia de otimização de topologia

(1) O princípio da otimização da topologia
da topologia é um método de otimização matemática. Ele procura a distribuição ideal de materiais dentro de um determinado espaço de design por meio de cálculos iterativos para obter o projeto leve e a otimização do desempenho das estruturas. Sua idéia principal é remover materiais desnecessários sobre a premissa de atender às propriedades mecânicas estruturais, a fim de alcançar o objetivo da redução de peso.

(2) A aplicação da otimização da topologia na
tecnologia de otimização de topologia de design industrial tem sido amplamente aplicada no design do produto em áreas como aeroespacial, automóveis e máquinas. Através da otimização da topologia, o peso dos produtos pode ser significativamente reduzido, enquanto sua força e confiabilidade estruturais podem ser melhoradas. No design dos filtros de aço Super Duplex S32750, a aplicação da tecnologia de otimização de topologia tem um significado inovador importante.

4. Projeto leve de filtros de aço super duplex s32750 com base na otimização da topologia

(1) Objetivos do projeto
O objetivo do projeto deste estudo é alcançar o design leve dos filtros através da tecnologia de otimização de topologia na premissa de garantir a eficiência da filtragem e a força estrutural dos filtros. Os objetivos específicos incluem:
• Reduzir o peso dos filtros, diminuir a quantidade de materiais utilizados e diminuir os custos de fabricação.
• Otimizando o layout estrutural dos filtros para melhorar suas propriedades mecânicas e resistência à corrosão.
• Garantir a operação estável dos filtros em condições reais de trabalho e atender aos requisitos da produção industrial.

(2) Métodos de projeto

1. Estabelecendo um modelo de elemento finito
• Use o software de análise de elementos finitos (como ANSYS ou ABAQUS) para estabelecer um modelo tridimensional do filtro de aço super duplex S32750.
• Defina propriedades do material, incluindo módulo de elasticidade, razão de Poisson, força de escoamento, etc.
• Aplique cargas e condições de restrição para simular a situação de estresse do filtro em condições reais de trabalho.

2. Cálculo da otimização da topologia
• Adote algoritmos de otimização de topologia (como o método SIMP) para realizar cálculos de otimização no filtro.
• Defina funções objetivas de otimização, como minimizar o peso, maximizar a rigidez etc.
• Realize cálculos iterativos para otimizar gradualmente a distribuição de materiais até que os requisitos de projeto sejam atendidos.

3. Evaliação dos resultados da otimização
• Analise a estrutura do filtro otimizado e avalie suas propriedades mecânicas e efeito leve.
• Verifique a racionalidade do design otimizado por meio da análise de elementos finitos para garantir que atenda aos requisitos de uso reais.

(3) As realizações do projeto
após o design da otimização da topologia, o peso do filtro de aço super duplex S32750 foi significativamente reduzido e seu desempenho estrutural e desempenho de filtragem foram otimizados. A seguir, é apresentada uma análise comparativa antes e após a otimização:

Pode -se ver da tabela que, embora o peso do filtro otimizado tenha sido reduzido em 30%, sua rigidez aumentou 12,5%, a tensão máxima diminuiu 11,1%e a eficiência da filtragem aumentou 1,6%. Esses resultados indicam que o método de design baseado na otimização da topologia melhorou significativamente o desempenho do filtro enquanto atinge o design leve.

V. Conclusão
O projeto leve dos filtros de aço super duplex S32750 com base na otimização da topologia alcançou notáveis ​​avanços. Ao otimizar a distribuição dos materiais, o peso dos filtros foi bastante reduzido e, ao mesmo tempo, seu desempenho estrutural e o desempenho da filtragem foram otimizados. Esse método de design não apenas reduz os custos de fabricação e o consumo de energia operacional, mas também melhora a competitividade do mercado dos produtos. No futuro, com o desenvolvimento contínuo e a aplicação da tecnologia de otimização de topologia, o design dos filtros de aço Super Duplex S32750 será mais eficiente e inteligente, trazendo maiores benefícios econômicos e ambientais para a produção industrial.