Хімічны кампанент змеявіка з нержавеючай сталі AISI 304/304L, аптымізацыя параметраў спружыны складнога крыла з выкарыстаннем алгарытму Honeybee

Дзякуй за наведванне Nature.com.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Паўзункі, якія паказваюць тры артыкулы на слайдзе.Для перамяшчэння па слайдах выкарыстоўвайце кнопкі "Назад" і "Далей" або кнопкі кантролера слайдаў у канцы для перамяшчэння па кожным слайдзе.

Капілярная спіральная трубка з нержавеючай сталі AISI 304/304L

Змеявік з нержавеючай сталі AISI 304 з'яўляецца універсальным прадуктам з выдатнай устойлівасцю і падыходзіць для шырокага спектру прымянення, дзе патрабуецца добрая фармовальнасць і зварвальнасць.

У запасах Sheye Metal заўсёды даступныя 304 рулоны таўшчынёй ад 0,3 да 16 мм з аздабленнем 2B, аздабленнем BA і аздабленнем № 4.

Акрамя трох тыпаў паверхняў, змеявік з нержавеючай сталі 304 можа пастаўляцца з рознымі варыянтамі аздаблення паверхні.Нержавеючая сталь маркі 304 змяшчае металы Cr (звычайна 18%) і нікель (звычайна 8%) у якасці асноўных нежалезістых кампанентаў.

Гэты тып змеявікоў уяўляе сабой звычайна аўстэнітную нержавеючую сталь, належыць да стандартнага сямейства Cr-Ni нержавеючай сталі.

Звычайна яны выкарыстоўваюцца для бытавых і спажывецкіх тавараў, кухоннага абсталявання, унутранай і вонкавай ашалёўкі, поручняў і аконных рам, абсталявання для харчовай прамысловасці і вытворчасці напояў, рэзервуараў для захоўвання.

У дадзеным даследаванні ў якасці задачы аптымізацыі разглядаецца канструкцыя спружын скрута і сціску механізму адкідвання крыла, які выкарыстоўваецца ў ракеце.Пасля таго, як ракета пакіне стартавую трубу, закрытыя крылы неабходна адкрыць і зафіксаваць на пэўны час.Мэта даследавання складалася ў тым, каб максымізаваць энергію, назапашаную ў спружынах, каб крылы маглі разгарнуцца ў самыя кароткія тэрміны.У гэтым выпадку раўнанне энергіі ў абедзвюх публікацыях вызначалася як мэтавая функцыя ў працэсе аптымізацыі.Дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць шпулек і параметры адхілення, неабходныя для канструкцыі спружыны, былі вызначаны ў якасці аптымізацыйных зменных.Існуюць геаметрычныя абмежаванні на зменныя з-за памеру механізму, а таксама абмежаванні на каэфіцыент бяспекі з-за нагрузкі, якую нясуць спружыны.Алгарытм меданоснай пчалы (BA) быў выкарыстаны для вырашэння гэтай задачы аптымізацыі і выканання дызайну спружыны.Энергетычныя значэнні, атрыманыя з BA, пераўзыходзяць тыя, што былі атрыманы ў папярэдніх даследаваннях планавання эксперыментаў (DOE).Спружыны і механізмы, распрацаваныя з выкарыстаннем параметраў, атрыманых у выніку аптымізацыі, былі ўпершыню прааналізаваны ў праграме ADAMS.Пасля гэтага былі праведзены эксперыментальныя выпрабаванні шляхам інтэграцыі вырабленых спружын у рэальныя механізмы.У выніку тэсту было заўважана, што крылы раскрыліся прыкладна праз 90 мілісекунд.Гэта значэнне значна ніжэй за мэту праекта ў 200 мс.Акрамя таго, розніца паміж аналітычнымі і эксперыментальнымі вынікамі складае ўсяго 16 мс.
У самалётах і марскіх транспартных сродках складныя механізмы маюць вырашальнае значэнне.Гэтыя сістэмы выкарыстоўваюцца ў мадыфікацыях і канверсіях самалётаў для паляпшэння лётных характарыстык і кантролю.У залежнасці ад рэжыму палёту крылы складаюцца і разгортваюцца па-рознаму, каб паменшыць аэрадынамічнае ўздзеянне1.Гэтую сітуацыю можна параўнаць з рухамі крылаў некаторых птушак і насякомых падчас штодзённых палётаў і ныранняў.Аналагічным чынам планёры складаюцца і разгортваюцца ў падводных апаратах, каб паменшыць гідрадынамічныя эфекты і максімальна павялічыць кіравальнасць3.Яшчэ адна мэта гэтых механізмаў заключаецца ў забеспячэнні аб'ёмных пераваг такіх сістэм, як складанне вінта 4 верталёта для захоўвання і транспарціроўкі.Крылы ракеты таксама складаюцца, каб паменшыць месца для захоўвання.Такім чынам, больш ракет можна размясціць на меншай плошчы пускавы ўстаноўкі 5. Кампанентамі, якія эфектыўна выкарыстоўваюцца пры складанні і раскладванні, звычайна з'яўляюцца спружыны.У момант згортвання ў ім назапашваецца энергія, а ў момант разгортвання вылучаецца.Дзякуючы сваёй гнуткай структуры назапашаная і вызваленая энергія выраўноўваюцца.Спружына ў асноўным прызначана для сістэмы, і гэтая канструкцыя ўяўляе праблему аптымізацыі6.Паколькі ў той час як ён уключае розныя зменныя, такія як дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць віткоў, вугал спіралі і тып матэрыялу, ёсць таксама такія крытэрыі, як маса, аб'ём, мінімальнае размеркаванне напружання або максімальная даступнасць энергіі7.
Гэта даследаванне пралівае святло на канструкцыю і аптымізацыю спружын для механізмаў адкідвання крыла, якія выкарыстоўваюцца ў ракетных сістэмах.Знаходзячыся ўнутры стартавай трубы перад палётам, крылы застаюцца складзенымі на паверхні ракеты, а пасля выхаду з стартавай трубы на пэўны час разгортваюцца і застаюцца прыціснутымі да паверхні.Гэты працэс вельмі важны для правільнага функцыянавання ракеты.У распрацаваным механізме адкідвання адкрыццё крылаў ажыццяўляецца спружынамі кручэння, а замыканне - спружынамі сціску.Каб распрацаваць прыдатную спружыну, неабходна выканаць працэс аптымізацыі.У рамках вясновай аптымізацыі ў літаратуры ёсць розныя прыкладанні.
Paredes et al.8 вызначылі каэфіцыент максімальнай стомленасці як мэтавую функцыю для распрацоўкі вінтавых спружын і выкарысталі квазіньютанаўскі метад у якасці метаду аптымізацыі.Зменныя аптымізацыі былі вызначаны як дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць віткоў і даўжыня спружыны.Яшчэ адным параметрам спружыннай канструкцыі з'яўляецца матэрыял, з якога яна выраблена.Такім чынам, гэта было ўлічана пры праектаванні і аптымізацыі даследаванняў.Зебдзі і інш.9 паставілі мэты максімальнай калянасці і мінімальнай вагі ў мэтавай функцыі ў іх даследаванні, дзе фактар ​​вагі быў значным.У гэтым выпадку яны вызначылі матэрыял спружыны і геаметрычныя ўласцівасці як зменныя.У якасці метаду аптымізацыі яны выкарыстоўваюць генетычны алгарытм.У аўтамабільнай прамысловасці вага матэрыялаў карысны ў многіх адносінах, ад характарыстык аўтамабіля да расходу паліва.Мінімізацыя вагі пры аптымізацыі спіральных спружын для падвескі - добра вядомае даследаванне10.Bahshesh і Bahshesh11 вызначылі такія матэрыялы, як E-шкло, вуглярод і кеўлар, у якасці зменных у сваёй працы ў асяроддзі ANSYS з мэтай дасягнення мінімальнай вагі і максімальнай трываласці на расцяжэнне ў розных кампазітных канструкцыях спружын падвескі.Вытворчы працэс мае вырашальнае значэнне пры распрацоўцы кампазітных спружын.Такім чынам, розныя зменныя ўступаюць у гульню ў задачы аптымізацыі, такія як метад вытворчасці, крокі, зробленыя ў працэсе, і паслядоўнасць гэтых крокаў 12,13.Пры праектаванні спружын для дынамічных сістэм неабходна ўлічваць уласныя частоты сістэмы.Рэкамендуецца, каб першая ўласная частата спружыны была як мінімум у 5-10 разоў больш уласнай частаты сістэмы, каб пазбегнуць рэзанансу14.Тактак і інш.7 вырашыў мінімізаваць масу спружыны і максымізаваць першую ўласную частату ў якасці аб'ектыўных функцый у канструкцыі вінтавой спружыны.Яны выкарыстоўвалі метады пошуку па шаблоне, унутранай кропкі, актыўнага набору і генетычнага алгарытму ў інструменце аптымізацыі Matlab.Аналітычныя даследаванні з'яўляюцца часткай вясновага дызайнерскага даследавання, і метад канечных элементаў папулярны ў гэтай галіне15.Паціл і інш.16 распрацавалі метад аптымізацыі для памяншэння вагі вінтавой спружыны сціску з дапамогай аналітычнай працэдуры і праверылі аналітычныя ўраўненні з дапамогай метаду канечных элементаў.Яшчэ адным крытэрыем павышэння карыснасці спружыны з'яўляецца павелічэнне энергіі, якую яна можа захоўваць.Гэты корпус таксама гарантуе, што спружына захоўвае сваю карыснасць на працягу доўгага перыяду часу.Рахул і Рамешкумар17 Імкнуцца паменшыць аб'ём спружыны і павялічыць энергію дэфармацыі ў канструкцыях вінтавых спружын аўтамабіляў.Яны таксама выкарыстоўвалі генетычныя алгарытмы ў даследаваннях аптымізацыі.
Як бачна, параметры ў даследаванні аптымізацыі адрозніваюцца ад сістэмы да сістэмы.Увогуле, параметры калянасці і напружання зруху важныя ў сістэме, дзе нагрузка, якую яна нясе, з'яўляецца вызначальным фактарам.Выбар матэрыялу ўключаны ў сістэму абмежавання вагі з гэтымі двума параметрамі.З іншага боку, уласныя частоты правяраюцца, каб пазбегнуць рэзанансаў у высокадынамічных сістэмах.У сістэмах, дзе карыснасць мае значэнне, энергія максімальная.У аптымізацыйных даследаваннях, хаця МКЭ выкарыстоўваецца для аналітычных даследаванняў, відаць, што метаэўрыстычныя алгарытмы, такія як генетычны алгарытм14,18 і алгарытм шэрага ваўка19, выкарыстоўваюцца разам з класічным метадам Ньютана ў дыяпазоне пэўных параметраў.Метаэўрыстычныя алгарытмы распрацаваны на аснове натуральных метадаў адаптацыі, якія набліжаюцца да аптымальнага стану за кароткі прамежак часу, асабліва пад уплывам папуляцыі20,21.Пры выпадковым размеркаванні насельніцтва ў зоне пошуку яны пазбягаюць лакальных аптымумаў і рухаюцца да глабальных оптымумаў22.Такім чынам, у апошнія гады ён часта выкарыстоўваецца ў кантэксце рэальных прамысловых праблем23,24.
Крытычны выпадак механізму складання, распрацаванага ў гэтым даследаванні, заключаецца ў тым, што крылы, якія былі ў закрытым становішчы перад палётам, адчыняюцца праз пэўны час пасля выхаду з трубы.Пасля гэтага фіксуе элемент перакрывае крыло.Такім чынам, спружыны не ўплываюць непасрэдна на дынаміку палёту.У дадзеным выпадку мэтай аптымізацыі было максымізаваць назапашаную энергію для паскарэння руху спружыны.У якасці параметраў аптымізацыі вызначаліся дыяметр рулона, дыяметр дроту, колькасць рулонаў і прагін.З-за невялікіх памераў спружыны вага не лічыўся мэтай.Такім чынам, тып матэрыялу вызначаецца як фіксаваны.У якасці крытычнага абмежавання вызначаецца запас трываласці на механічныя дэфармацыі.Акрамя таго, у сферы прымянення механізму задзейнічаны зменныя абмежаванні памеру.У якасці метаду аптымізацыі абраны метаэўрыстычны метад Б.А.BA быў упадабаны за яго гнуткую і простую структуру, а таксама за поспехі ў даследаваннях механічнай аптымізацыі25.У другой частцы даследавання падрабязныя матэматычныя выразы ўключаны ў рамкі базавай канструкцыі і спружыннай канструкцыі механізму складання.Трэцяя частка змяшчае алгарытм аптымізацыі і вынікі аптымізацыі.Раздзел 4 праводзіць аналіз у праграме ADAMS.Прыдатнасць спружын аналізуецца перад вытворчасцю.Апошні раздзел змяшчае эксперыментальныя вынікі і тэставыя выявы.Вынікі, атрыманыя ў даследаванні, таксама параўноўвалі з папярэдняй працай аўтараў з выкарыстаннем падыходу DOE.
Крылы, распрацаваныя ў гэтым даследаванні, павінны складацца да паверхні ракеты.Крылы паварочваюцца са складзенага ў разгорнутае становішча.Для гэтага быў распрацаваны спецыяльны механізм.На мал.1 паказаны складзеная і разгорнутая канфігурацыя5 у сістэме каардынат ракеты.
На мал.2 паказаны разрэз механізму.Механізм складаецца з некалькіх механічных частак: (1) асноўны корпус, (2) вал крыла, (3) падшыпнік, (4) корпус замка, (5) утулка замка, (6) упорны штыфт, (7) тарсіённая спружына і ( 8 ) спружыны сціску.Крылавы вал (2) злучаны з тарсіённай спружынай (7) праз фіксуючую ўтулку (4).Усе тры часткі круцяцца адначасова пасля ўзлёту ракеты.Пры гэтым круцільным руху крылы паварочваюцца ў канчатковае становішча.Пасля гэтага штыфт (6) прыводзіцца ў дзеянне спружынай сціску (8), блакуючы тым самым увесь механізм корпуса замка (4)5.
Модуль пругкасці (E) і модуль зруху (G) з'яўляюцца ключавымі параметрамі канструкцыі спружыны.У гэтым даследаванні ў якасці спружыннага матэрыялу быў абраны дрот з высокавугляродзістай спружыністай сталі (музычны дрот ASTM A228).Іншымі параметрамі з'яўляюцца дыяметр дроту (d), сярэдні дыяметр шпулькі (Dm), колькасць шпулек (N) і прагін спружыны (xd для спружын сціску і θ для спружын кручэння)26.Назапашаную энергію для спружын сціску \({(SE}_{x})\) і спружын кручэння (\({SE}_{\theta}\)) можна вылічыць з гэтага ўраўнення.(1) і (2)26.(Значэнне модуля зруху (G) для спружыны сціску складае 83,7E9 Па, а значэнне модуля пругкасці (E) для спружыны кручэння складае 203,4E9 Па.)
Механічныя памеры сістэмы непасрэдна вызначаюць геаметрычныя абмежаванні спружыны.Акрамя таго, варта ўлічваць і ўмовы, у якіх будзе знаходзіцца ракета.Гэтыя фактары вызначаюць межы параметраў спружыны.Яшчэ адно важнае абмежаванне - каэфіцыент бяспекі.Вызначэнне каэфіцыента бяспекі падрабязна апісана Shigley et al.26.Каэфіцыент трываласці спружыны сціску (SFC) вызначаецца як максімальнае дапушчальнае напружанне, падзеленае на напружанне па бесперапыннай даўжыні.SFC можна разлічыць з дапамогай ураўненняў.(3), (4), (5) і (6)26.(Для спружыннага матэрыялу, выкарыстанага ў гэтым даследаванні, \({S}_{sy}=980 МПа\)).F уяўляе сабой сілу ва ўраўненні, а KB уяўляе сабой каэфіцыент Бергштрассера 26.
Каэфіцыент трываласці спружыны на кручэнне (SFT) вызначаецца як M, падзеленае на k.SFT можна разлічыць з ураўнення.(7), (8), (9) і (10)26.(Для матэрыялу, выкарыстанага ў гэтым даследаванні, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).У раўнанні M выкарыстоўваецца для крутоўнага моманту, \({k}^{^{\prime}}\) выкарыстоўваецца для пастаяннай спружыны (крутоўны момант/кручэнне), а Ki выкарыстоўваецца для папраўчага каэфіцыента напружання.
Асноўная мэта аптымізацыі ў гэтым даследаванні - максімізацыя энергіі спружыны.Мэтавая функцыя сфармулявана для пошуку \(\overrightarrow{\{X\}}\), якая максімізуе \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) і \({f}_{2}(X)\) — энергетычныя функцыі спружыны сціску і кручэння адпаведна.Вылічаныя зменныя і функцыі, якія выкарыстоўваюцца для аптымізацыі, паказаны ў наступных раўнаннях.
Розныя абмежаванні, накладзеныя на канструкцыю спружыны, прыведзены ў наступных ураўненнях.Ураўненні (15) і (16) прадстаўляюць каэфіцыент бяспекі для спружын сціску і кручэння адпаведна.У гэтым даследаванні SFC павінна быць больш або роўна 1,2, а SFT павінна быць больш або роўна θ26.
BA быў натхнёны стратэгіяй пошуку пылка пчол27.Пчолы шукаюць, адпраўляючы больш фуражыраў на палі з урадлівым пылком і менш фуражыраў на палі з менш урадлівым пылком.Такім чынам, дасягаецца найбольшая эфектыўнасць ад папуляцыі пчол.З іншага боку, пчолы-разведчыкі працягваюць шукаць новыя вобласці пылка, і калі прадуктыўных тэрыторый будзе больш, чым раней, многія фуражыры будуць накіраваны ў гэтую новую вобласць28.BA складаецца з дзвюх частак: лакальны пошук і глабальны пошук.Лакальны пошук шукае больш суполак каля мінімуму (элітныя сайты), напрыклад, пчол, і менш на іншых сайтах (аптымальныя або паказаныя сайты).Адвольны пошук выконваецца ў частцы глабальнага пошуку, і калі добрыя значэнні знойдзены, станцыі перамяшчаюцца ў частку лакальнага пошуку на наступнай ітэрацыі.Алгарытм змяшчае некаторыя параметры: колькасць пчол-выведніц (n), колькасць лакальных пошукавых пляцовак (m), колькасць элітных пляцовак (e), колькасць фуражырак у элітных пляцоўках (nep), колькасць фуражырак у аптымальныя плошчы.Сайт (nsp), памер наваколля (ngh) і колькасць ітэрацый (I)29.Псеўдакод BA паказаны на малюнку 3.
Алгарытм спрабуе працаваць паміж \({g}_{1}(X)\) і \({g}_{2}(X)\).У выніку кожнай ітэрацыі вызначаюцца аптымальныя значэнні, і насельніцтва збіраецца вакол гэтых значэнняў у спробе атрымаць найлепшыя значэнні.Абмежаванні правяраюцца ў раздзелах лакальнага і глабальнага пошуку.Пры лакальным пошуку, калі гэтыя фактары падыходзяць, вылічваецца энергетычная каштоўнасць.Калі новае значэнне энергіі большае за аптымальнае значэнне, прысвойце новае значэнне аптымальнаму значэнню.Калі лепшае значэнне, знойдзенае ў выніку пошуку, большае за бягучы элемент, новы элемент будзе ўключаны ў калекцыю.Блок-схема лакальнага пошуку паказана на малюнку 4.
Насельніцтва - адзін з ключавых параметраў БА.З папярэдніх даследаванняў відаць, што пашырэнне папуляцыі памяншае колькасць неабходных ітэрацый і павялічвае верагоднасць поспеху.Аднак расце і колькасць функцыянальных ацэнак.Наяўнасць вялікай колькасці элітных сайтаў істотна не ўплывае на прадукцыйнасць.Колькасць элітных сайтаў можа быць нізкай, калі яна не роўная нулю30.Памер папуляцыі пчол-разведчыкаў (n) звычайна выбіраецца паміж 30 і 100. У гэтым даследаванні для вызначэння адпаведнай колькасці былі выкананы 30 і 50 сцэнарыяў (табл. 2).Астатнія параметры вызначаюцца ў залежнасці ад папуляцыі.Колькасць абраных аб'ектаў (m) складае (прыкладна) 25% ад памеру папуляцыі, а колькасць элітных аб'ектаў (e) сярод абраных аб'ектаў складае 25% ад m.Колькасць кармлення пчол (колькасць пошукаў) выбіралі роўнай 100 для элітных участкаў і 30 для іншых лакальных участкаў.Пошук па наваколлі - гэта асноўная канцэпцыя ўсіх эвалюцыйных алгарытмаў.У гэтым даследаванні быў выкарыстаны метад звужэння суседзяў.Гэты метад памяншае памер наваколля з пэўнай хуткасцю падчас кожнай ітэрацыі.У будучых ітэрацыях для больш дакладнага пошуку можна выкарыстоўваць меншыя значэнні ваколіц30.
Для кожнага сцэнарыя было праведзена дзесяць паслядоўных тэстаў, каб праверыць узнаўляльнасць алгарытму аптымізацыі.На мал.5 паказаны вынікі аптымізацыі тарсіённай спружыны па схеме 1, а на мал.6 – для схемы 2. Дадзеныя выпрабаванняў таксама прыведзены ў табліцах 3 і 4 (табліца з вынікамі, атрыманымі для спружыны сціску, знаходзіцца ў дадатковай інфармацыі S1).Папуляцыя пчол інтэнсіўна шукае добрыя каштоўнасці ў першай ітэрацыі.У сцэнары 1 вынікі некаторых тэстаў былі ніжэй максімальных.У сцэнары 2 відаць, што ўсе вынікі аптымізацыі набліжаюцца да максімуму з-за павелічэння насельніцтва і іншых адпаведных параметраў.Відаць, што значэнняў у Сцэнарыі 2 дастаткова для алгарытму.
Пры атрыманні максімальнага значэння энергіі ў ітэрацыях каэфіцыент бяспекі таксама ўводзіцца ў якасці абмежавання для даследавання.Каэфіцыент бяспекі глядзіце ў табліцы.Значэнні энергіі, атрыманыя з дапамогай BA, параўноўваюцца з атрыманымі з дапамогай метаду 5 DOE у табліцы 5. (Для прастаты вырабу колькасць абаротаў (N) спружыны кручэння складае 4,9 замест 4,88, а прагін (xd ) складае 8 мм замест 7,99 мм у спружыне сціску.) Відаць, што BA лепшы вынік.BA ацэньвае ўсе значэнні праз лакальны і глабальны пошук.Такім чынам ён можа паспрабаваць больш альтэрнатыў хутчэй.
У гэтым даследаванні Адамс выкарыстоўваўся для аналізу руху механізму крыла.Адамсу спачатку даюць трохмерную мадэль механізму.Затым вызначыце спружыну з параметрамі, выбранымі ў папярэднім раздзеле.Акрамя таго, для фактычнага аналізу неабходна вызначыць некаторыя іншыя параметры.Гэта такія фізічныя параметры, як злучэнні, уласцівасці матэрыялу, кантакт, трэнне і гравітацыя.Паміж валам ляза і падшыпнікам маецца паваротнае злучэнне.Цыліндрычных членікаў 5-6.Маецца 5-1 нерухомых суставаў.Асноўны корпус зроблены з алюмініевага матэрыялу і фіксаваны.Матэрыял астатніх дэталяў - сталь.Выбірайце каэфіцыент трэння, кантактную калянасць і глыбіню пранікнення паверхні трэння ў залежнасці ад віду матэрыялу.(нержавеючая сталь AISI 304) У гэтым даследаванні крытычным параметрам з'яўляецца час адкрыцця механізму крыла, які павінен быць менш за 200 мс.Таму падчас аналізу сочыце за часам раскрыцця крыла.
У выніку аналізу Адамса час раскрыцця механізму крыла складае 74 мілісекунды.Вынікі дынамічнага мадэлявання ад 1 да 4 паказаны на малюнку 7. Першы малюнак на малюнку.5 - гэта час пачатку мадэлявання, і крылы знаходзяцца ў становішчы чакання для складання.(2) Адлюстроўвае становішча крыла праз 40 мс, калі крыло павярнулася на 43 градусы.(3) паказвае становішча крыла праз 71 мілісекунду.Таксама на апошнім малюнку (4) паказаны канец павароту крыла і адкрытае становішча.У выніку дынамічнага аналізу было заўважана, што механізм раскрыцця крыла значна карацей мэтавага значэння ў 200 мс.Акрамя таго, пры падборы памераў спружын межы бяспекі былі выбраны з самых высокіх значэнняў, рэкамендаваных у літаратуры.
Пасля завяршэння ўсіх даследаванняў праектавання, аптымізацыі і мадэлявання быў выраблены і інтэграваны прататып механізму.Затым прататып быў пратэставаны для праверкі вынікаў мадэлявання.Спачатку замацуеце асноўную абалонку і складзеце крылы.Затым крылы вызвалялі са складзенага становішча і здымалі на відэа паварот крылаў са складзенага становішча ў разгорнутае.Таймер таксама выкарыстоўваўся для аналізу часу падчас запісу відэа.
На мал.8 паказаны кадры відэа з нумарамі 1-4.Кадр № 1 на малюнку паказвае момант вызвалення складзеных крылаў.Гэты момант лічыцца пачатковым момантам часу t0.Кадры 2 і 3 паказваюць становішча крылаў праз 40 мс і 70 мс пасля пачатковага моманту.Пры аналізе кадраў 3 і 4 відаць, што рух крыла стабілізуецца праз 90 мс пасля t0, а адкрыццё крыла завяршаецца паміж 70 і 90 мс.Такая сітуацыя азначае, што і мадэляванне, і тэставанне прататыпа даюць прыкладна аднолькавы час разгортвання крыла, а канструкцыя адпавядае патрабаванням прадукцыйнасці механізму.
У гэтым артыкуле спружыны кручэння і сціску, якія выкарыстоўваюцца ў механізме складання крыла, аптымізаваны з дапамогай BA.Параметры могуць быць дасягнуты хутка з дапамогай некалькіх ітэрацый.Спружына кручэння разлічана на 1075 мДж, а спружына сціску - на 37,24 мДж.Гэтыя значэнні на 40-50% лепш, чым у папярэдніх даследаваннях DOE.Спружына інтэгруецца ў механізм і аналізуецца ў праграме ADAMS.Пры аналізе высветлілася, што крылы раскрыліся на працягу 74 мілісекунд.Гэта значэнне значна ніжэй за мэту праекта ў 200 мілісекунд.У наступным эксперыментальным даследаванні было вымерана, што час уключэння складае каля 90 мс.Гэтая розніца ў 16 мілісекунд паміж аналізамі можа быць звязана з фактарамі навакольнага асяроддзя, якія не мадэлююцца ў праграмным забеспячэнні.Лічыцца, што атрыманы ў выніку даследавання алгарытм аптымізацыі можа быць выкарыстаны для розных канструкцый спружын.
Спружынны матэрыял быў загадзя вызначаны і не выкарыстоўваўся ў якасці зменнай пры аптымізацыі.Паколькі ў самалётах і ракетах выкарыстоўваецца шмат розных тыпаў спружын, BA будзе прымяняцца для распрацоўкі іншых тыпаў спружын з выкарыстаннем розных матэрыялаў для дасягнення аптымальнай канструкцыі спружын у будучых даследаваннях.
Мы заяўляем, што гэты рукапіс з'яўляецца арыгінальным, раней не публікаваўся і ў цяперашні час не разглядаецца для публікацыі ў іншым месцы.
Усе дадзеныя, атрыманыя або прааналізаваныя ў гэтым даследаванні, уключаны ў гэты апублікаваны артыкул [і файл з дадатковай інфармацыяй].
Мін, З., Кін, В.К. і Рычард, Л.Ж. Самалёт Мадэрнізацыя канцэпцыі аэрадрома праз радыкальныя геаметрычныя змены.IES J. Частка A Цывілізацыя.злучэнне.праект.3 (3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. і Bhushan, B. Агляд задняга крыла жука: структура, механічныя ўласцівасці, механізмы і біялагічнае натхненне.Я. Меха.Паводзіны.Біямедыцынскія навукі.alma mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., і Zhang, F. Распрацоўка і аналіз складнога рухальнага механізму для гібрыднага падводнага планёра.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS і Prithvi, K. Дызайн і аналіз механізму складання гарызантальнага стабілізатара верталёта.ўнутраны J. Ing.назапашвальны бак.тэхналогій.(IGERT) 9 (05), 110–113 (2020).
Кулунк, З. і Сахін, М. Аптымізацыя механічных параметраў канструкцыі складнога крыла ракеты з выкарыстаннем эксперыментальнага падыходу.унутраная Ж. Мадэль.аптымізацыя.9 (2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Метад праектавання, даследаванне прадукцыйнасці і працэс вытворчасці кампазітных спіральных спружын: агляд.складаць.злучэнне.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. і Khaddar M. Дынамічная аптымізацыя канструкцыі спіральных спружын.Падаць заяўку на гук.77, 178–183 (2014).
Парэдэс, М., Сартар, М., і Маскл, К. Працэдура аптымізацыі канструкцыі спружын расцяжэння.кампутар.прымяненне метаду.мех.праект.191 (8-10), 783-797 (2001).
Зебдзі О., Бухілі Р. і Трочу Ф. Аптымальная канструкцыя кампазітных спіральных спружын з выкарыстаннем шматаб'ектыўнай аптымізацыі.Ж. Рэйнф.пластык.складаць.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB і Desale, DD Аптымізацыя пярэдняй падвескі трыцыкла спіральныя спружыны.працэс.вытворца.20, 428–433 (2018).
Бахшэш М. і Бахшэш М. Аптымізацыя сталёвых спіральных спружын з кампазітнымі спружынамі.ўнутраны Ж. Шматпрофільны.навука.праект.3 (6), 47–51 (2012).
Chen, L. і інш.Даведайцеся аб шматлікіх параметрах, якія ўплываюць на статычныя і дынамічныя характарыстыкі кампазітных спіральных спружын.Я. Рынак.назапашвальны бак.20, 532–550 (2022).
Фрэнк, Дж. Аналіз і аптымізацыя кампазітных спіральных спружын, доктарская дысертацыя, Універсітэт штата Сакрамэнта (2020).
Gu, Z., Hou, X. і Ye, J. Метады праектавання і аналізу нелінейных спіральных спружын з выкарыстаннем камбінацыі метадаў: аналіз канечных элементаў, абмежаваная выбарка лацінскага гіперкуба і генетычнае праграмаванне.працэс.Інстытут футра.праект.CJ Mecha.праект.навука.235 (22), 5917–5930 (2021).
Ву, Л. і інш.Шматжыльныя спіральныя спружыны з вугляродным валакном з рэгуляванай хуткасцю спружыны: даследаванне канструкцыі і механізму.Я. Рынак.назапашвальны бак.9 (3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS і Jagtap ST Аптымізацыя вагі спіральных спружын сціску.унутр.Я.Інав.назапашвальны бак.Шматпрофільны.2 (11), 154–164 (2016).
Рахул, М. С. і Рамешкумар, К. Шматмэтавая аптымізацыя і лікавае мадэляванне спіральных спружын для аўтамабільнага прымянення.alma mater.працэс сёння.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB і інш.Вызначэнне лепшай практыкі - аптымальны дызайн кампазітных спіральных структур з выкарыстаннем генетычных алгарытмаў.складаць.злучэнне.268, 113982 (2021).
Шахін І., Дортэрлер М. і Гокчэ Х. Выкарыстанне метаду аптымізацыі 灰狼, заснаванага на аптымізацыі мінімальнага аб'ёму канструкцыі спружыны сціску, Газі Дж. Тэхнічная навука, 3(2), 21–27 ( 2017).
Ай, К.М., Фолдзі, Н., Йылдыз, А.Р., Бурырат, С. і Саіт, С.М. Метаэўрыстыка з выкарыстаннем некалькіх агентаў для аптымізацыі збояў.ўнутраны Ж. Вех.дэк.80 (2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR і Erdash, MU Новы гібрыдны алгарытм аптымізацыі групы Taguchi-salpa для надзейнага праектавання рэальных інжынерных задач.alma mater.тэст.63 (2), 157–162 (2021).
Йылдыз Б.С., Фолдзі Н., Бурерат С., Йылдыз А.Р. і Саіт С.М. Надзейная канструкцыя рабатызаваных механізмаў захопу з выкарыстаннем новага алгарытму аптымізацыі гібрыднага коніка.эксперт.сістэма.38 (3), e12666 (2021).