AISI 304/304L nerūsējošā tērauda spoles caurules ķīmiskais komponents, salokāmo spārnu atsperu parametru optimizēšana, izmantojot medus bites algoritmu

Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūs izmantojat pārlūkprogrammas versiju ar ierobežotu CSS atbalstu.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Turklāt, lai nodrošinātu pastāvīgu atbalstu, mēs rādām vietni bez stiliem un JavaScript.
Slīdņi, kas parāda trīs rakstus katrā slaidā.Izmantojiet pogas Atpakaļ un Nākamais, lai pārvietotos pa slaidiem, vai slaidu kontrollera pogas beigās, lai pārvietotos pa katru slaidu.

AISI 304/304L Nerūsējošā tērauda kapilārā tinuma caurule

AISI 304 nerūsējošā tērauda spole ir universāls produkts ar izcilu pretestību, un tas ir piemērots dažādiem lietojumiem, kuriem nepieciešama laba formējamība un metināmība.

Sheye Metal krājumi 304 spoles 0,3 mm līdz 16 mm biezumā un 2B apdari, BA apdare, Nr.4 apdare vienmēr ir pieejami.

Papildus trīs veidu virsmām 304 nerūsējošā tērauda spoles var piegādāt ar dažādu virsmas apdari.304. klases nerūsējošais materiāls satur gan Cr (parasti 18%), gan niķeļa (parasti 8%) metālus kā galvenās sastāvdaļas, kas nav dzelzs.

Šāda veida spoles parasti ir austenīta nerūsējošais tērauds, kas pieder standarta Cr-Ni nerūsējošā tērauda saimei.

Tos parasti izmanto mājsaimniecības un patēriņa precēm, virtuves iekārtām, iekštelpu un āra apšuvumiem, margām un logu rāmjiem, pārtikas un dzērienu rūpniecības iekārtām, uzglabāšanas tvertnēm.

Šajā pētījumā par optimizācijas problēmu tiek uzskatīta raķetē izmantotā spārnu locīšanas mehānisma vērpes un kompresijas atsperu konstrukcija.Pēc tam, kad raķete atstāj palaišanas cauruli, slēgtie spārni ir jāatver un jānostiprina uz noteiktu laiku.Pētījuma mērķis bija maksimāli palielināt atsperēs uzkrāto enerģiju, lai spārni varētu izvērsties pēc iespējas īsākā laikā.Šajā gadījumā enerģijas vienādojums abās publikācijās tika definēts kā mērķfunkcija optimizācijas procesā.Atsperes konstrukcijai nepieciešamie stieples diametrs, spoles diametrs, spoļu skaits un novirzes parametri tika definēti kā optimizācijas mainīgie.Pastāv ģeometriski ierobežojumi mainīgajiem mehānisma izmēra dēļ, kā arī drošības koeficienta ierobežojumi atsperu slodzes dēļ.Lai atrisinātu šo optimizācijas problēmu un veiktu pavasara dizainu, tika izmantots medus bišu (BA) algoritms.Enerģijas vērtības, kas iegūtas ar BA, ir augstākas par tām, kas iegūtas iepriekšējos eksperimentu plānošanas (DOE) pētījumos.Atsperes un mehānismi, kas izstrādāti, izmantojot optimizācijā iegūtos parametrus, vispirms tika analizēti programmā ADAMS.Pēc tam tika veikti eksperimentālie testi, saražotās atsperes integrējot reālos mehānismos.Pārbaudes rezultātā tika novērots, ka spārni atvērās pēc aptuveni 90 milisekundēm.Šī vērtība ir krietni zem projekta mērķa — 200 ms.Turklāt atšķirība starp analītiskajiem un eksperimentālajiem rezultātiem ir tikai 16 ms.
Lidmašīnās un jūras transportlīdzekļos locīšanas mehānismi ir ļoti svarīgi.Šīs sistēmas tiek izmantotas gaisa kuģu modifikācijās un pārveidojumos, lai uzlabotu lidojuma veiktspēju un kontroli.Atkarībā no lidojuma režīma spārni salokās un izvēršas atšķirīgi, lai samazinātu aerodinamisko ietekmi1.Šo situāciju var salīdzināt ar dažu putnu un kukaiņu spārnu kustībām ikdienas lidojuma un niršanas laikā.Līdzīgi planieri salokās un atlokās zemūdens kuģos, lai samazinātu hidrodinamiskos efektus un palielinātu vadāmību3.Vēl viens šo mehānismu mērķis ir nodrošināt tilpuma priekšrocības tādām sistēmām kā helikoptera propellera 4 salocīšana uzglabāšanai un transportēšanai.Arī raķetes spārni nolaižas, lai samazinātu uzglabāšanas vietu.Tādējādi vairāk raķešu var novietot uz mazāka palaišanas iekārtas 5 laukuma. Komponenti, kurus efektīvi izmanto locīšanai un atlocīšanai, parasti ir atsperes.Salocīšanas brīdī tajā tiek uzkrāta enerģija un atlocīšanas brīdī tā tiek atbrīvota.Pateicoties elastīgajai struktūrai, uzkrātā un atbrīvotā enerģija tiek izlīdzināta.Atspere galvenokārt ir paredzēta sistēmai, un šī konstrukcija rada optimizācijas problēmu6.Jo, lai gan tas ietver dažādus mainīgos lielumus, piemēram, stieples diametru, spoles diametru, apgriezienu skaitu, spirāles leņķi un materiāla veidu, ir arī tādi kritēriji kā masa, tilpums, minimālais sprieguma sadalījums vai maksimālā enerģijas pieejamība7.
Šis pētījums atklāj raķešu sistēmās izmantoto spārnu locīšanas mehānismu atsperu konstrukciju un optimizāciju.Atrodoties palaišanas caurulē pirms lidojuma, spārni paliek salocīti uz raķetes virsmas, un pēc iziešanas no palaišanas caurules tie noteiktu laiku izvēršas un paliek piespiesti virsmai.Šis process ir ļoti svarīgs raķetes pareizai darbībai.Izstrādātajā locīšanas mehānismā spārnu atvēršana tiek veikta ar vērpes atsperēm, bet bloķēšana tiek veikta ar kompresijas atsperēm.Lai izstrādātu piemērotu atsperi, ir jāveic optimizācijas process.Pavasara optimizācijas ietvaros literatūrā ir dažādi pielietojumi.
Paredes et al.8 definēja maksimālo noguruma dzīves koeficientu kā objektīvu funkciju spirālveida atsperu projektēšanai un izmantoja kvaziŅūtona metodi kā optimizācijas metodi.Optimizācijas mainīgie tika identificēti kā stieples diametrs, spoles diametrs, apgriezienu skaits un atsperes garums.Vēl viens atsperes struktūras parametrs ir materiāls, no kura tas ir izgatavots.Tāpēc tas tika ņemts vērā projektēšanas un optimizācijas pētījumos.Zebdi et al.9 savā pētījumā izvirzīja maksimālās stingrības un minimālā svara mērķus mērķa funkcijā, kur svara faktors bija nozīmīgs.Šajā gadījumā viņi kā mainīgos definēja atsperes materiālu un ģeometriskās īpašības.Viņi izmanto ģenētisko algoritmu kā optimizācijas metodi.Automobiļu rūpniecībā materiālu svars ir noderīgs daudzos veidos, sākot no transportlīdzekļa veiktspējas līdz degvielas patēriņam.Svara samazināšana, vienlaikus optimizējot balstiekārtas spirālveida atsperes, ir labi zināms pētījums10.Bahshesh un Bahshesh11 identificēja tādus materiālus kā E-stikls, ogleklis un Kevlar kā mainīgos lielumus savā darbā ANSYS vidē, lai sasniegtu minimālo svaru un maksimālo stiepes izturību dažādās piekares atsperu kompozītmateriālu konstrukcijās.Ražošanas procesam ir izšķiroša nozīme kompozītmateriālu atsperu izstrādē.Tādējādi optimizācijas problēmā tiek izmantoti dažādi mainīgie, piemēram, ražošanas metode, procesā veiktās darbības un šo darbību secība12,13.Projektējot atsperes dinamiskām sistēmām, jāņem vērā sistēmas dabiskās frekvences.Ieteicams, lai atsperes pirmā dabiskā frekvence būtu vismaz 5-10 reizes lielāka par sistēmas dabisko frekvenci, lai izvairītos no rezonanses14.Taktak et al.7 nolēma samazināt atsperes masu un maksimizēt pirmo naturālo frekvenci kā objektīvās funkcijas spoles atsperes dizainā.Viņi izmantoja modeļu meklēšanu, iekšējo punktu, aktīvo kopu un ģenētisko algoritmu metodes Matlab optimizācijas rīkā.Analītiskā izpēte ir daļa no pavasara dizaina izpētes, un galīgo elementu metode ir populāra šajā jomā15.Patil et al.16 izstrādāja optimizācijas metodi kompresijas spirālveida atsperes svara samazināšanai, izmantojot analītisko procedūru, un pārbaudīja analītiskos vienādojumus, izmantojot galīgo elementu metodi.Vēl viens atsperes lietderības palielināšanas kritērijs ir enerģijas, ko tā var uzkrāt, palielināšana.Šis korpuss arī nodrošina, ka atspere saglabā savu lietderību ilgu laiku.Rahul un Rameshkumar17 Mēģiniet samazināt atsperu apjomu un palielināt deformācijas enerģiju automašīnu spoļu atsperu konstrukcijās.Viņi ir izmantojuši arī ģenētiskos algoritmus optimizācijas pētījumos.
Kā redzams, optimizācijas pētījuma parametri dažādās sistēmās atšķiras.Kopumā stingrības un bīdes sprieguma parametri ir svarīgi sistēmā, kur noteicošais faktors ir tās slodze.Materiāla izvēle ir iekļauta svara ierobežojumu sistēmā ar šiem diviem parametriem.No otras puses, dabiskās frekvences tiek pārbaudītas, lai izvairītos no rezonanses ļoti dinamiskās sistēmās.Sistēmās, kur lietderība ir svarīga, enerģija tiek maksimāli palielināta.Lai gan optimizācijas pētījumos FEM tiek izmantots analītiskiem pētījumiem, var redzēt, ka metaheiristiskie algoritmi, piemēram, ģenētiskais algoritms14,18 un pelēkā vilka algoritms19, tiek izmantoti kopā ar klasisko Ņūtona metodi noteiktu parametru diapazonā.Metaheiristiskie algoritmi ir izstrādāti, balstoties uz dabiskās adaptācijas metodēm, kas īsā laika periodā tuvojas optimālajam stāvoklim, īpaši populācijas ietekmē20,21.Ar nejaušu iedzīvotāju sadalījumu meklēšanas apgabalā viņi izvairās no vietējiem optimumiem un virzās uz globālo optimu22.Tādējādi pēdējos gados to bieži izmanto reālu rūpniecisku problēmu kontekstā23,24.
Kritiskais gadījums šajā pētījumā izstrādātajam locīšanas mehānismam ir tāds, ka spārni, kas pirms lidojuma bija slēgtā stāvoklī, atveras noteiktu laiku pēc iziešanas no caurules.Pēc tam bloķēšanas elements bloķē spārnu.Tāpēc atsperes tieši neietekmē lidojuma dinamiku.Šajā gadījumā optimizācijas mērķis bija maksimāli palielināt uzkrāto enerģiju, lai paātrinātu atsperes kustību.Kā optimizācijas parametri tika definēti ruļļa diametrs, stieples diametrs, ruļļu skaits un izliece.Pavasara mazā izmēra dēļ svars netika uzskatīts par mērķi.Tāpēc materiāla veids tiek definēts kā fiksēts.Drošības robeža mehāniskām deformācijām ir noteikta kā kritisks ierobežojums.Turklāt mehānisma darbības jomā ir iekļauti mainīga izmēra ierobežojumi.Par optimizācijas metodi izvēlēta BA metaheiristiskā metode.BA tika iecienīta tās elastīgās un vienkāršās struktūras dēļ, kā arī sasniegumiem mehāniskās optimizācijas pētījumos25.Pētījuma otrajā daļā saliekamā mehānisma pamatkonstrukcijas un atsperu konstrukcijas ietvaros iekļautas detalizētas matemātiskās izteiksmes.Trešā daļa satur optimizācijas algoritmu un optimizācijas rezultātus.4. nodaļā tiek veikta analīze programmā ADAMS.Atsperu piemērotība tiek analizēta pirms ražošanas.Pēdējā sadaļā ir eksperimentu rezultāti un testa attēli.Pētījumā iegūtie rezultāti tika salīdzināti arī ar iepriekšējiem autoru darbiem, izmantojot DOE pieeju.
Šajā pētījumā izstrādātajiem spārniem vajadzētu salocīt pret raķetes virsmu.Spārni griežas no salocīta stāvokļa uz nesalocītu.Šim nolūkam tika izstrādāts īpašs mehānisms.Uz att.1 parāda salocītu un nesalocītu konfigurāciju5 raķešu koordinātu sistēmā.
Uz att.2 parāda mehānisma šķērsgriezumu.Mehānisms sastāv no vairākām mehāniskām daļām: (1) galvenā korpusa, (2) spārna vārpsta, (3) gultnis, (4) slēdzenes korpuss, (5) slēdzenes bukse, (6) atdures tapa, (7) vērpes atspere un ( 8) kompresijas atsperes.Spārna vārpsta (2) ir savienota ar vērpes atsperi (7) caur bloķēšanas uzmavu (4).Pēc raķetes pacelšanās visas trīs daļas griežas vienlaicīgi.Ar šo rotācijas kustību spārni pagriežas galīgajā stāvoklī.Pēc tam tapu (6) iedarbina spiedes atspere (8), tādējādi bloķējot visu bloķēšanas korpusa (4)5 mehānismu.
Elastības modulis (E) un bīdes modulis (G) ir galvenie atsperes konstrukcijas parametri.Šajā pētījumā par atsperu materiālu tika izvēlēta augsta oglekļa atsperu tērauda stieple (Music wire ASTM A228).Citi parametri ir stieples diametrs (d), vidējais spoles diametrs (Dm), spoļu skaits (N) un atsperes novirze (xd kompresijas atsperēm un θ vērpes atsperēm)26.Saspiešanas atsperu \({(SE}_{x})\) un vērpes (\({SE}_{\theta}\)) atsperu uzkrāto enerģiju var aprēķināt no vienādojuma.(1) un (2)26.(Bīdes moduļa (G) vērtība kompresijas atsperei ir 83,7E9 Pa, bet vērpes atsperes elastības moduļa (E) vērtība ir 203,4E9 Pa.)
Sistēmas mehāniskie izmēri tieši nosaka atsperes ģeometriskos ierobežojumus.Turklāt jāņem vērā arī apstākļi, kādos raķete atradīsies.Šie faktori nosaka atsperes parametru robežas.Vēl viens svarīgs ierobežojums ir drošības faktors.Drošības koeficienta definīciju sīki apraksta Shigley et al.26.Kompresijas atsperes drošības koeficients (SFC) ir definēts kā maksimāli pieļaujamais spriegums, kas dalīts ar spriegumu nepārtrauktā garumā.SFC var aprēķināt, izmantojot vienādojumus.(3), (4), (5) un (6)26.(Šajā pētījumā izmantotajam pavasara materiālam \({S}_{sy}=980 MPa\)).F apzīmē spēku vienādojumā un KB apzīmē Bergštrāsera koeficientu 26.
Atsperes vērpes drošības koeficients (SFT) ir definēts kā M dalīts ar k.SFT var aprēķināt no vienādojuma.(7), (8), (9) un (10)26.(Šajā pētījumā izmantotajam materiālam \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).Vienādojumā M tiek izmantots griezes momentam, \({k}^{^{\prime}}\) tiek izmantots atsperes konstantei (griezes momentam/rotācijai), un Ki tiek izmantots sprieguma korekcijas koeficientam.
Galvenais optimizācijas mērķis šajā pētījumā ir maksimāli palielināt atsperes enerģiju.Mērķa funkcija ir formulēta, lai atrastu \(\overrightarrow{\{X\}}\), kas palielina \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) un \({f}_{2}(X)\) ir attiecīgi kompresijas un vērpes atsperes enerģijas funkcijas.Aprēķinātie mainīgie un optimizācijai izmantotās funkcijas ir parādīti sekojošos vienādojumos.
Dažādie ierobežojumi, kas noteikti atsperes konstrukcijai, ir norādīti turpmākajos vienādojumos.Vienādojumi (15) un (16) atspoguļo drošības koeficientus attiecīgi kompresijas un vērpes atsperēm.Šajā pētījumā SFC ir jābūt lielākam vai vienādam ar 1,2 un SFT jābūt lielākam vai vienādam ar θ26.
BA iedvesmoja bišu putekšņu meklēšanas stratēģijas27.Bites cenšas, nosūtot vairāk lopbarības meklētāju uz auglīgiem putekšņu laukiem un mazāk lopbarības meklētāju uz mazāk auglīgiem ziedputekšņu laukiem.Tādējādi tiek sasniegta vislielākā efektivitāte no bišu populācijas.No otras puses, skautu bites turpina meklēt jaunas ziedputekšņu platības, un, ja būs produktīvākas platības nekā iepriekš, daudzi lopbarības meklētāji tiks novirzīti uz šo jauno apgabalu28.BA sastāv no divām daļām: vietējās meklēšanas un globālās meklēšanas.Vietējā meklēšana meklē vairāk kopienu, kas ir tuvu minimumam (elites vietnes), piemēram, bites, un mazāk citās vietnēs (optimālās vai piedāvātās vietnes).Globālās meklēšanas daļā tiek veikta patvaļīga meklēšana, un, ja tiek atrastas labas vērtības, stacijas tiek pārvietotas uz vietējās meklēšanas daļu nākamajā iterācijā.Algoritmā ir daži parametri: skautu bišu skaits (n), vietējo meklēšanas vietu skaits (m), elites vietu skaits (e), lopbarības meklētāju skaits elites vietās (nep), lopbarības meklētāju skaits optimālās zonas.Vietne (nsp), apkārtnes lielums (ngh) un atkārtojumu skaits (I)29.BA pseidokods ir parādīts 3. attēlā.
Algoritms mēģina darboties starp \({g}_{1}(X)\) un \({g}_{2}(X)\).Katras iterācijas rezultātā tiek noteiktas optimālās vērtības un ap šīm vērtībām tiek apkopota populācija, lai mēģinātu iegūt labākās vērtības.Ierobežojumi tiek pārbaudīti vietējās un globālās meklēšanas sadaļās.Vietējā meklēšanā, ja šie faktori ir atbilstoši, tiek aprēķināta enerģētiskā vērtība.Ja jaunā enerģijas vērtība ir lielāka par optimālo vērtību, piešķiriet jauno vērtību optimālajai vērtībai.Ja meklēšanas rezultātos atrastā labākā vērtība ir lielāka par pašreizējo elementu, jaunais elements tiks iekļauts kolekcijā.Lokālās meklēšanas blokshēma ir parādīta 4. attēlā.
Iedzīvotāju skaits ir viens no galvenajiem BA parametriem.No iepriekšējiem pētījumiem var redzēt, ka populācijas paplašināšana samazina nepieciešamo iterāciju skaitu un palielina veiksmes iespējamību.Tomēr pieaug arī funkcionālo novērtējumu skaits.Liela skaita elites vietņu klātbūtne būtiski neietekmē veiktspēju.Elitāro vietņu skaits var būt mazs, ja tas nav nulle30.Skautu bišu populācijas lielumu (n) parasti izvēlas no 30 līdz 100. Šajā pētījumā tika izpildīti gan 30, gan 50 scenāriji, lai noteiktu atbilstošo skaitu (2. tabula).Citi parametri tiek noteikti atkarībā no populācijas.Atlasīto vietu skaits (m) ir (aptuveni) 25% no populācijas lieluma, un elites vietu skaits (e) starp atlasītajām vietām ir 25% no m.Barojošo bišu skaits (meklējumu skaits) tika izvēlēts 100 elites parauglaukumos un 30 citos vietējos lauciņos.Apkaimes meklēšana ir visu evolūcijas algoritmu pamatjēdziens.Šajā pētījumā tika izmantota konusveida kaimiņu metode.Šī metode katrā iterācijas laikā samazina apkārtnes lielumu ar noteiktu ātrumu.Turpmākajās iterācijās precīzākai meklēšanai var izmantot mazākas apkārtnes vērtības30.
Katram scenārijam tika veikti desmit secīgi testi, lai pārbaudītu optimizācijas algoritma reproducējamību.Uz att.5. attēlā parādīti vērpes atsperes optimizācijas rezultāti 1. shēmai un att.6 – 2. shēmai. Pārbaudes dati ir norādīti arī 3. un 4. tabulā (tabula, kas satur rezultātus, kas iegūti spiedes atsperei, atrodas papildinformācijā S1).Bišu populācija pirmajā atkārtojumā pastiprina labo vērtību meklējumus.1. scenārijā dažu testu rezultāti bija zemāki par maksimālo.2. scenārijā redzams, ka visi optimizācijas rezultāti tuvojas maksimumam, pateicoties iedzīvotāju skaita pieaugumam un citiem būtiskiem parametriem.Var redzēt, ka 2. scenārija vērtības ir pietiekamas algoritmam.
Iegūstot maksimālo enerģijas vērtību iterācijās, kā pētījuma ierobežojums tiek nodrošināts arī drošības koeficients.Drošības koeficientu skatiet tabulā.Enerģijas vērtības, kas iegūtas, izmantojot BA, tiek salīdzinātas ar tām, kas iegūtas, izmantojot 5 DOE metodi 5. tabulā. (Ražošanas atvieglošanai vērpes atsperes apgriezienu skaits (N) ir 4,9, nevis 4,88, un novirze (xd) ) ir 8 mm, nevis 7,99 mm kompresijas atsperē.) Var redzēt, ka BA ir labāks Rezultāts.BA novērtē visas vērtības, izmantojot vietējos un globālos meklējumus.Tādā veidā viņš var ātrāk izmēģināt vairāk alternatīvu.
Šajā pētījumā Adams tika izmantots, lai analizētu spārnu mehānisma kustību.Adamsam vispirms tiek dots mehānisma 3D modelis.Pēc tam definējiet atsperi ar parametriem, kas atlasīti iepriekšējā sadaļā.Turklāt faktiskajai analīzei ir jādefinē daži citi parametri.Tie ir fiziski parametri, piemēram, savienojumi, materiāla īpašības, kontakts, berze un gravitācija.Starp asmens vārpstu un gultni ir pagriežams savienojums.Ir 5-6 cilindriski savienojumi.Ir 5-1 fiksēts savienojums.Galvenais korpuss ir izgatavots no alumīnija materiāla un fiksēts.Pārējo detaļu materiāls ir tērauds.Atkarībā no materiāla veida izvēlieties berzes koeficientu, kontakta stingrību un berzes virsmas iespiešanās dziļumu.(nerūsējošais tērauds AISI 304) Šajā pētījumā kritiskais parametrs ir spārnu mehānisma atvēršanas laiks, kam jābūt mazākam par 200 ms.Tāpēc analīzes laikā sekojiet līdzi spārna atvēršanas laikam.
Adamsa analīzes rezultātā spārnu mehānisma atvēršanās laiks ir 74 milisekundes.Dinamiskās simulācijas rezultāti no 1 līdz 4 ir parādīti 7. attēlā. Pirmais attēls attēlā.5 ir simulācijas sākuma laiks, un spārni atrodas locīšanas gaidīšanas stāvoklī.(2) Parāda spārna pozīciju pēc 40 ms, kad spārns ir pagriezts par 43 grādiem.(3) parāda spārna stāvokli pēc 71 milisekundes.Arī pēdējā bildē (4) redzams spārna pagrieziena beigas un atvērtā pozīcija.Dinamiskās analīzes rezultātā tika konstatēts, ka spārnu atvēršanas mehānisms ir ievērojami īsāks par mērķa vērtību 200 ms.Turklāt, nosakot atsperu izmērus, drošības robežas tika izvēlētas no augstākajām literatūrā ieteiktajām vērtībām.
Pēc visu projektēšanas, optimizācijas un simulācijas pētījumu pabeigšanas tika izgatavots un integrēts mehānisma prototips.Pēc tam prototips tika pārbaudīts, lai pārbaudītu simulācijas rezultātus.Vispirms nostipriniet galveno apvalku un salieciet spārnus.Pēc tam spārni tika atbrīvoti no salocītā stāvokļa un tika uzņemts video par spārnu griešanos no salocītā stāvokļa uz izvērsto.Taimeris tika izmantots arī laika analīzei video ierakstīšanas laikā.
Uz att.8 parāda video kadrus ar numuru 1-4.Rāmja numurs 1 attēlā parāda salocītu spārnu atbrīvošanas brīdi.Šis brīdis tiek uzskatīts par sākuma brīdi t0.2. un 3. kadrs parāda spārnu pozīcijas 40 ms un 70 ms pēc sākotnējā brīža.Analizējot 3. un 4. kadrus, redzams, ka spārna kustība stabilizējas 90 ms pēc t0, un spārna atvēršana tiek pabeigta starp 70 un 90 ms.Šī situācija nozīmē, ka gan simulācijas, gan prototipa testēšana nodrošina aptuveni vienādu spārna izvietošanas laiku, un dizains atbilst mehānisma veiktspējas prasībām.
Šajā rakstā spārnu locīšanas mehānismā izmantotās vērpes un kompresijas atsperes ir optimizētas, izmantojot BA.Parametrus var ātri sasniegt ar dažām iterācijām.Vērpes atsperes jauda ir 1075 mJ, bet kompresijas atspere ir 37,24 mJ.Šīs vērtības ir par 40–50% labākas nekā iepriekšējie DOE pētījumi.Atspere ir integrēta mehānismā un analizēta ADAMS programmā.Analizējot, tika konstatēts, ka spārni atvērās 74 milisekundēs.Šī vērtība ir krietni zem projekta mērķa 200 milisekundēm.Nākamajā eksperimentālajā pētījumā ieslēgšanās laiks tika mērīts aptuveni 90 ms.Šī 16 milisekundes atšķirība starp analīzēm var būt saistīta ar vides faktoriem, kas nav modelēti programmatūrā.Domājams, ka pētījuma rezultātā iegūto optimizācijas algoritmu var izmantot dažādiem atsperu dizainiem.
Atsperes materiāls bija iepriekš definēts un netika izmantots kā mainīgais optimizācijā.Tā kā lidmašīnās un raķetēs tiek izmantotas daudz dažādu atsperu veidu, BA tiks izmantota citu veidu atsperu projektēšanai, izmantojot dažādus materiālus, lai turpmākajos pētījumos panāktu optimālu atsperu dizainu.
Mēs paziņojam, ka šis manuskripts ir oriģināls, iepriekš nav publicēts un pašlaik netiek apsvērts publicēšanai citur.
Visi šajā pētījumā iegūtie vai analizētie dati ir iekļauti šajā publicētajā rakstā [un papildu informācijas failā].
Min, Z., Kin, VK un Richard, LJ Lidmašīnas spārnu koncepcijas modernizācija, izmantojot radikālas ģeometriskas izmaiņas.IES J. A daļa Civilizācija.savienojums.projektu.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. un Bhushan, B. Pārskats par vaboles aizmugurējo spārnu: struktūra, mehāniskās īpašības, mehānismi un bioloģiskā iedvesma.J. Mecha.Uzvedība.Biomedicīnas zinātne.alma mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. un Zhang, F. Hibrīda dzinēja zemūdens planierim saliekamā piedziņas mehānisma projektēšana un analīze.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS un Prithvi, K. Helikoptera horizontālā stabilizatora locīšanas mehānisma projektēšana un analīze.iekšējais J. Ing.uzglabāšanas tvertne.tehnoloģijas.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. un Sahin, M. Salokāmu raķešu spārnu konstrukcijas mehānisko parametru optimizācija, izmantojot eksperimenta dizaina pieeju.iekšējais J. Modelis.optimizācija.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Design Method, Performance Study, and Manufacturing Process of Composite Coil Springs: A Review.sacerēt.savienojums.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. un Khaddar M. Spoles atsperu dinamiskā dizaina optimizācija.Piesakies skaņai.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M. un Mascle, K. Procedūra spriegošanas atsperu konstrukcijas optimizēšanai.dators.metodes pielietojums.kažokādas.projektu.191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. un Trochu F. Optimāla kompozītu spirālveida atsperu konstrukcija, izmantojot daudzmērķu optimizāciju.J. Reinf.plastmasas.sacerēt.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB un Desale, DD Trīsriteņu priekšējās piekares spirāles atsperu optimizācija.process.ražotājs.20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. un Bahshesh M. Tērauda spirālveida atsperu optimizācija ar kompozītmateriālu atsperēm.iekšējais J. Daudznozaru.zinātne.projektu.3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al.Uzziniet par vairākiem parametriem, kas ietekmē kompozītmateriālu atsperu statisko un dinamisko veiktspēju.J. Tirgus.uzglabāšanas tvertne.20, 532–550 (2022).
Frenks, J. Composite Helical Springs analīze un optimizācija, doktora darbs, Sakramento Valsts universitāte (2020).
Gu, Z., Hou, X. un Ye, J. Metodes nelineāru spirālveida atsperu projektēšanai un analīzei, izmantojot metožu kombināciju: galīgo elementu analīzi, latīņu hiperkuba ierobežoto paraugu ņemšanu un ģenētisko programmēšanu.process.Kažokādu institūts.projektu.CJ Mecha.projektu.zinātne.235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L. u.c.Regulējamas atsperes daudzuma oglekļa šķiedras daudzšķiedru spirāles atsperes: dizaina un mehānisma pētījums.J. Tirgus.uzglabāšanas tvertne.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS un Jagtap ST Kompresijas spirālveida atsperu svara optimizācija.iekšējais J. Innov.uzglabāšanas tvertne.Daudznozaru.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS un Rameshkumar, K. Daudzfunkcionāla optimizācija un spirālveida atsperu skaitliskā simulācija automobiļu lietojumiem.alma mater.process šodien.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB et al.Labākās prakses noteikšana – optimāla kompozītu spirālveida konstrukciju projektēšana, izmantojot ģenētiskos algoritmus.sacerēt.savienojums.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. un Gokche, H. Izmantojot 灰狼 optimizācijas metodi, kuras pamatā ir kompresijas atsperes konstrukcijas minimālā tilpuma optimizācija, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. un Sait, SM Metaheuristics, izmantojot vairākus aģentus, lai optimizētu avārijas.iekšējais J. Veh.dec.80 (2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR un Erdash, MU Jauns hibrīds Taguchi-salpa grupas optimizācijas algoritms uzticamai reālu inženiertehnisko problēmu projektēšanai.alma mater.pārbaude.63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR un Sait SM Droša robotu satvērēju mehānismu konstrukcija, izmantojot jaunu hibrīda sienāžu optimizācijas algoritmu.eksperts.sistēma.38(3), e12666 (2021).