开源代码提升零件的安全性和性能

Josiah02

　　洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员开发的一种新的开源代码可以精确模拟考虑微观结构的制造零件的性能，使其更坚固、更安全、性能更好。
　　该代码名为 Fierro，可执行多尺度和多物理场模拟，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。其 AI 功能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 首席开发人员 Nathaniel Morgan 表示：“这些代码对于理解制造工艺和零件性能之间的关系至关重要。调整工艺以获得更优越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，零件的微观结构性能可能事关生死。例如，1996 年，一架 MD-88 飞机的发动机风扇轮毂发生故障，导致一名母亲和她 12 岁的儿子丧生。故障的原因是，由于钻孔导致微观结构发生改变，导致出现裂缝。由于缺乏对钻孔过程如何影响微观结构的了解，导致了灾难性的故障。
　　虽然还有其他代码可以解决同样的挑战，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。它们模拟了零件的性能，这些性能与材料微观结构或增材制造（或 3D 打印）晶格结构的复杂拓扑有关。Fierro 通过利用现代超级计算机（包括基于 GPU 的机器）的强大功能，并克服了众多障碍，实现了常规的高保真模拟。这可以使多个行业受益，包括飞机和汽车行业，通过减轻车辆重量来提高功率重量比，从而降低能耗。
　　对于具有极端剪切和变形的制造应用（例如轧制、冲压和挤压），Fierro 代码使用高效的物理求解器，结合多尺度材料模型，以处理大量材料。这既减少了能耗和浪费，又产生了性能卓越的部件和更高的制造产量。