蓋世汽車訊 據外媒報道，韓國光州科學技術研究院（Gwangju Institute of Science and Technology）的研究人員開發出一種人工智能輔助設計FRC結構的方案。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：光州科學技術研究院）

纖維增強復合材料（FRC）是一類復雜的工程材料，由嵌入軟基體中的剛性纖維組成。如果設計得當，FRC可為其重量提供出色的結構強度和剛度，可用于飛機、航天器和其他需要輕質結構車輛。

盡管FRC有諸多益處，但仍然在很多方面受限，如其設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衡。簡而言之，目前可用的FRC的重量比實際所需應用標準還重。

為了解決這個問題，韓國光州科學技術學院的Jaewook Lee教授領導的國際研究小組開發出一種新方法，用于逆向設計具有空間變化的纖維尺寸和方向的FCR，也稱為“功能分級復合材料”。該方法基于“多尺度拓撲優化”，允許在給定設計參數和約束的情況下自動找到最佳功能分級復合結構。

Lee教授表示：“拓撲優化是一種基于人工智能的設計技術。可基于計算機模擬生成最佳結構形狀，而非依靠設計師的直覺和經驗。另一方面，多尺度方法是一種數值方法，通過結合在不同尺度上進行的分析結果得出結構特征。”與僅限于二維功能梯度復合材料的現有類似方法不同，該新方法可以同時確定最佳的三維復合材料結構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合材料設計，因此證明了其方法的潛力。實驗包括鐘形曲柄、位移逆變器機構和簡單支撐梁的設計。正如預期所想，結果采用局部定制的纖維尺寸的設計性能有所提高。

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

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