AISI 304/304L баспайтын болаттан жасалған катушка түтігінің химиялық құрамдас бөлігі, Honeybee алгоритмін пайдалану арқылы жиналмалы қанат серіппесі параметрлерін оңтайландыру

Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Әр слайдта үш мақаланы көрсететін слайдерлер.Слайдтар арқылы жылжу үшін артқа және келесі түймелерді немесе әр слайд бойынша жылжу үшін соңында слайд контроллері түймелерін пайдаланыңыз.

AISI 304/304L Тот баспайтын болаттан жасалған капиллярлы ширатылған түтік

AISI 304 тот баспайтын болаттан жасалған катушкалар тамаша төзімділігі бар әмбебап өнім болып табылады және ол жақсы қалыптау мен дәнекерлеуді қажет ететін көптеген қолданбаларға жарамды.

Sheye Metal қорлары 0,3 мм-ден 16 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы 304 катушкалар және 2B, BA, №4 әрлеу әрқашан қол жетімді.

Үш түрлі беттерден басқа, 304 баспайтын болаттан жасалған катушкалар әртүрлі беткі әрлеумен жеткізілуі мүмкін.304 маркалы тот баспайтын материалда негізгі темір емес құрамдас бөліктер ретінде Cr (әдетте 18%) және никель (әдетте 8%) металдары бар.

Катушкалардың бұл түрі әдетте аустениттік баспайтын болат болып табылады, стандартты Cr-Ni баспайтын болаттан жасалған отбасына жатады.

Олар әдетте тұрмыстық және тұтыну тауарларына, ас үй жабдықтарына, ішкі және сыртқы жабындарға, тұтқалар мен терезе жақтауларына, тамақ және сусын өнеркәсібіне арналған жабдықтарға, сақтау ыдыстарына қолданылады.

Бұл зерттеуде ракетада қолданылатын қанаттың бүктеу механизмінің бұралу және қысу серіппелерінің конструкциясы оңтайландыру мәселесі ретінде қарастырылады.Зымыран ұшыру түтігінен шыққаннан кейін жабық қанаттарды ашып, белгілі бір уақыт ішінде бекіту керек.Зерттеудің мақсаты қанаттар қысқа мерзімде ашыла алатындай етіп серіппелерде жинақталған энергияны барынша арттыру болды.Бұл жағдайда екі басылымдағы энергия теңдеуі оңтайландыру процесіндегі мақсаттық функция ретінде анықталды.Серіппелі дизайн үшін қажетті сым диаметрі, катушкалар диаметрі, катушкалар саны және ауытқу параметрлері оңтайландыру айнымалылары ретінде анықталды.Механизмнің өлшеміне байланысты айнымалыларға геометриялық шектеулер, сондай-ақ серіппелермен тасымалданатын жүктемеге байланысты қауіпсіздік коэффициентіне шектеулер бар.Бұл оңтайландыру мәселесін шешу және серіппелі дизайнды орындау үшін бал арасы (BA) алгоритмі пайдаланылды.BA-мен алынған энергия мәндері алдыңғы Эксперимент дизайны (DOE) зерттеулерінен алынғандардан жоғары.Оңтайландырудан алынған параметрлерді пайдалана отырып құрастырылған серіппелер мен механизмдер алдымен ADAMS бағдарламасында талданды.Осыдан кейін дайындалған серіппелерді нақты механизмдерге біріктіру арқылы тәжірибелік сынақтар жүргізілді.Сынақ нәтижесінде қанаттар шамамен 90 миллисекундтан кейін ашылғаны байқалды.Бұл мән жобаның 200 мс мақсатынан әлдеқайда төмен.Сонымен қатар, аналитикалық және эксперименттік нәтижелер арасындағы айырмашылық бар болғаны 16 мс.
Әуе және теңіз көліктерінде жиналмалы механизмдер өте маңызды.Бұл жүйелер ұшу өнімділігі мен басқаруды жақсарту үшін әуе кемелерін түрлендіру мен түрлендіруде қолданылады.Ұшу режиміне байланысты, аэродинамикалық әсерді азайту үшін қанаттар әртүрлі бүктеледі және ашылады1.Бұл жағдайды кейбір құстар мен жәндіктердің күнделікті ұшу және суға түсу кезіндегі қанаттарының қозғалысымен салыстыруға болады.Сол сияқты, планерлер гидродинамикалық әсерлерді азайту және өңдеуді барынша арттыру үшін су астындағы кемелерде жиналып, ашылады3.Бұл механизмдердің тағы бір мақсаты сақтау және тасымалдау үшін тікұшақ винтінің 4 бүктелуі сияқты жүйелерге көлемдік артықшылықтар беру болып табылады.Сақтау орнын азайту үшін зымыранның қанаттары да бүгіледі.Осылайша, көп зымырандар ұшыру қондырғысының 5-тің кішігірім аймағына орналастырылуы мүмкін. Бүктеу және ашу кезінде тиімді қолданылатын компоненттер әдетте серіппелер болып табылады.Бүктеу сәтінде онда энергия сақталады және ашылу сәтінде босатылады.Икемді құрылымының арқасында жинақталған және босатылған энергия теңестіріледі.Серіппе негізінен жүйеге арналған және бұл дизайн оңтайландыру мәселесін ұсынады6.Өйткені ол сым диаметрі, катушка диаметрі, бұрылыстар саны, спираль бұрышы және материал түрі сияқты әртүрлі айнымалыларды қамтығанымен, масса, көлем, кернеудің минималды таралуы немесе энергияның максималды қолжетімділігі7 сияқты критерийлер де бар.
Бұл зерттеу зымыран жүйелерінде қолданылатын қанаттарды бүктеу механизмдері үшін серіппелерді жобалау мен оңтайландыруға жарық түсіреді.Ұшу алдында ұшыру түтігінің ішінде бола отырып, қанаттар зымыранның бетінде бүктелген күйде қалады, ал ұшыру түтігінен шыққаннан кейін олар белгілі бір уақыт бойы ашылып, жер бетіне басылған күйде қалады.Бұл процесс зымыранның дұрыс жұмыс істеуі үшін өте маңызды.Әзірленген қайырмалы механизмде қанаттардың ашылуы бұралу серіппелері арқылы, ал бекіту қысқыш серіппелер арқылы жүзеге асырылады.Сәйкес серіппені жобалау үшін оңтайландыру процесін орындау керек.Көктемгі оңтайландыру аясында әдебиетте әртүрлі қолданбалар бар.
Паредес және т.б.8 шаршаудың максималды қызмет ету коэффициентін бұрандалы серіппелерді жобалау үшін мақсатты функция ретінде анықтады және оңтайландыру әдісі ретінде квази-Ньютон әдісін пайдаланды.Оңтайландырудағы айнымалылар сым диаметрі, катушкалар диаметрі, бұрылыстар саны және серіппе ұзындығы ретінде анықталды.Серіппелі құрылымның тағы бір параметрі - ол жасалған материал.Сондықтан бұл жобалау және оңтайландыру зерттеулерінде ескерілді.Зебди т.б.9 өз зерттеуінде салмақ факторы маңызды болған мақсат функциясында максималды қаттылық пен ең аз салмақ мақсаттарын қойды.Бұл жағдайда олар серіппелі материал мен геометриялық қасиеттерді айнымалылар ретінде анықтады.Оңтайландыру әдісі ретінде олар генетикалық алгоритмді пайдаланады.Автомобиль өнеркәсібінде материалдардың салмағы көліктің өнімділігінен бастап жанармай шығынына дейін көптеген жолдармен пайдалы.Суспензия үшін шиыршық серіппелерді оңтайландыру кезінде салмақты азайту белгілі зерттеу болып табылады10.Бахшеш және Бахшеш11 әртүрлі аспалы серіппелі композиттік конструкцияларда минималды салмақ пен максималды созылу беріктігіне қол жеткізу мақсатында ANSYS ортасындағы жұмысында айнымалылар ретінде E-әйнек, көміртек және кевлар сияқты материалдарды анықтады.Композиттік серіппелерді жасауда өндіріс процесі өте маңызды.Осылайша, оңтайландыру мәселесінде әртүрлі айнымалылар пайда болады, мысалы, өндіріс әдісі, процесте қабылданған қадамдар және сол қадамдардың реттілігі12,13.Динамикалық жүйелер үшін серіппелерді жобалау кезінде жүйенің табиғи жиіліктерін ескеру қажет.Серіппенің бірінші табиғи жиілігі резонансты болдырмау үшін жүйенің табиғи жиілігінен кемінде 5-10 есе артық болуы ұсынылады14.Taktak және т.б.7 серіппенің массасын азайту және бірінші табиғи жиілікті орамды серіппе конструкциясында объективті функциялар ретінде барынша арттыру туралы шешім қабылдады.Олар Matlab оңтайландыру құралында үлгіні іздеу, ішкі нүкте, белсенді жиынтық және генетикалық алгоритм әдістерін пайдаланды.Аналитикалық зерттеулер көктемгі жобалау зерттеулерінің бөлігі болып табылады және бұл салада Ақырлы элементтер әдісі танымал15.Patil және т.б.16 аналитикалық процедураны пайдалана отырып, қысу бұрандалы серіппенің салмағын азайту үшін оңтайландыру әдісін әзірледі және соңғы элементтер әдісін қолданып аналитикалық теңдеулерді сынады.Серіппенің пайдалылығын арттырудың тағы бір критерийі оның жинақтай алатын энергиясының артуы болып табылады.Бұл жағдай сонымен қатар серіппенің ұзақ уақыт бойы өзінің пайдалылығын сақтауды қамтамасыз етеді.Рахул мен Рамешкумар17 Автокөлік серіппелі конструкцияларында серіппе көлемін азайтуға және деформация энергиясын арттыруға тырысады.Олар сондай-ақ оңтайландыру зерттеулерінде генетикалық алгоритмдерді пайдаланды.
Көріп отырғанымыздай, оңтайландыруды зерттеудегі параметрлер жүйеден жүйеге өзгереді.Жалпы алғанда, қаттылық пен ығысу кернеуінің параметрлері оның көтеретін жүктемесі анықтаушы фактор болып табылатын жүйеде маңызды.Материалды таңдау осы екі параметрі бар салмақ шектеу жүйесіне енгізілген.Екінші жағынан, жоғары динамикалық жүйелерде резонанстарды болдырмау үшін табиғи жиіліктер тексеріледі.Пайдалылық маңызды жүйелерде энергия максималды болады.Оңтайландыру зерттеулерінде, FEM аналитикалық зерттеулер үшін пайдаланылғанымен, белгілі бір параметрлер ауқымында классикалық Ньютон әдісімен бірге генетикалық алгоритм14,18 және сұр қасқыр алгоритмі19 сияқты метаэвристикалық алгоритмдер қолданылатынын көруге болады.Табиғи бейімделу әдістеріне негізделген метаэвристикалық алгоритмдер қысқа уақыт ішінде, әсіресе халықтың әсерінен оңтайлы күйге жақындайды20,21.Іздестіру аймағында популяцияның кездейсоқ бөлінуімен олар жергілікті оптимадан қашып, жаһандық оптимаға22 жылжиды.Осылайша, соңғы жылдары ол көбінесе нақты өндірістік мәселелер контекстінде қолданыла бастады23,24.
Бұл зерттеуде әзірленген бүктеу механизмі үшін маңызды жағдай - ұшу алдында жабық күйде болған қанаттар түтіктен шыққаннан кейін белгілі бір уақытта ашылады.Осыдан кейін құлыптау элементі қанатты блоктайды.Сондықтан серіппелер ұшу динамикасына тікелей әсер етпейді.Бұл жағдайда оңтайландырудың мақсаты көктемгі қозғалысты жеделдету үшін жинақталған энергияны барынша арттыру болды.Оңтайландыру параметрлері ретінде орам диаметрі, сым диаметрі, орамдар саны және ауытқу анықталды.Серіппенің көлемі аз болғандықтан, салмақ мақсат ретінде қарастырылмады.Сондықтан материал түрі тұрақты болып анықталады.Механикалық деформациялар үшін қауіпсіздік шегі критикалық шектеу ретінде анықталады.Сонымен қатар, айнымалы өлшемді шектеулер механизмнің ауқымына қатысты.Оңтайландыру әдісі ретінде БА метаэвристикалық әдісі таңдалды.BA икемді және қарапайым құрылымы үшін және механикалық оңтайландыруды зерттеудегі жетістіктері үшін қолайлы болды25.Зерттеудің екінші бөлімінде толық математикалық өрнектер бүктеу механизмінің негізгі дизайны мен серіппелі дизайнының шеңберіне енгізілген.Үшінші бөлімде оңтайландыру алгоритмі және оңтайландыру нәтижелері бар.4 тарауда ADAMS бағдарламасында талдау жүргізіледі.Серіппелердің жарамдылығы өндіріс алдында талданады.Соңғы бөлімде эксперимент нәтижелері мен сынақ суреттері бар.Зерттеу барысында алынған нәтижелер сонымен қатар DOE әдісін қолданатын авторлардың алдыңғы жұмыстарымен салыстырылды.
Бұл зерттеуде жасалған қанаттар зымыран бетіне қарай бүгілуі керек.Қанаттар бүктелген күйден ашылмаған күйге айналады.Ол үшін арнайы механизм әзірленді.Суретте.1 зымыран координаталар жүйесіндегі бүктелген және ашылған конфигурацияны5 көрсетеді.
Суретте.2 механизмнің секциялық көрінісін көрсетеді.Механизм бірнеше механикалық бөліктерден тұрады: (1) негізгі корпус, (2) қанат білігі, (3) мойынтірек, (4) құлыптау корпусы, (5) құлыптау төлкесі, (6) тоқтату пин, (7) бұралу серіппесі және ( 8 ) қысу серіппелері.Қанат білігі (2) бұралу серіппесіне (7) бекіткіш төлке (4) арқылы қосылған.Зымыран көтерілгеннен кейін барлық үш бөлік бір уақытта айналады.Бұл айналмалы қозғалыспен қанаттар соңғы орнына айналады.Осыдан кейін түйреуіш (6) қысу серіппесі (8) арқылы іске қосылады, осылайша құлыптау корпусының (4)5 барлық механизмін блоктайды.
Серпімділік модулі (E) және ығысу модулі (G) серіппенің негізгі конструкциялық параметрлері болып табылады.Бұл зерттеуде серіппелі материал ретінде жоғары көміртекті серіппелі болат сым (ASTM A228 музыкалық сым) таңдалды.Басқа параметрлерге сым диаметрі (d), орташа катушка диаметрі (Дм), катушкалар саны (N) және серіппенің ауытқуы (қысу серіппелері үшін xd және бұралу серіппелері үшін θ)26.Сығымдау серіппелері \({(SE}_{x})\) және бұралу (\({SE}_{\theta}\)) серіппелері үшін жинақталған энергияны теңдеу арқылы есептеуге болады.(1) және (2)26.(Сығу серіппесі үшін ығысу модулінің (G) мәні 83,7E9 Па, ал бұралу серіппесі үшін серпімділік модулінің (E) мәні 203,4E9 Па).
Жүйенің механикалық өлшемдері серіппенің геометриялық шектеулерін тікелей анықтайды.Сонымен қатар, зымыранның орналасатын жағдайлары да ескерілуі керек.Бұл факторлар серіппе параметрлерінің шектерін анықтайды.Тағы бір маңызды шектеу - қауіпсіздік факторы.Қауіпсіздік факторының анықтамасын Shigley et al.26 егжей-тегжейлі сипаттайды.Сығымдау серіппесінің қауіпсіздік коэффициенті (SFC) үздіксіз ұзындықтағы кернеуге бөлінген максималды рұқсат етілген кернеу ретінде анықталады.SFC теңдеулер арқылы есептелуі мүмкін.(3), (4), (5) және (6)26.(Осы зерттеуде пайдаланылған серіппелі материал үшін, \({S}_{sy}=980 МПа\)).F теңдеудегі күшті, ал KB 26 Бергстрассер коэффициентін көрсетеді.
Серіппенің бұралу қауіпсіздік коэффициенті (SFT) M-ның k-ке бөлінгені ретінде анықталады.SFT теңдеуден есептелуі мүмкін.(7), (8), (9) және (10)26.(Осы зерттеуде пайдаланылған материал үшін, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).Теңдеуде М момент үшін, \({k}^{^{\prime}}\) серіппе тұрақтысы үшін (момент/айналу), ал Ki кернеуді түзету коэффициенті үшін қолданылады.
Бұл зерттеудегі оңтайландырудың негізгі мақсаты көктемгі энергияны барынша арттыру болып табылады.Мақсат функциясы \(f(X)\) ұлғайтатын \(\overrightarrow{\{X\}}\) табу үшін тұжырымдалған.\({f}_{1}(X)\) және \({f}_{2}(X)\) сәйкесінше қысу және бұралу серіппесінің энергетикалық функциялары болып табылады.Оңтайландыру үшін қолданылатын есептелген айнымалылар мен функциялар келесі теңдеулерде көрсетілген.
Серіппенің конструкциясына қойылған әртүрлі шектеулер келесі теңдеулерде берілген.(15) және (16) теңдеулер тиісінше қысу және бұралу серіппелері үшін қауіпсіздік коэффициенттерін көрсетеді.Бұл зерттеуде SFC 1,2-ден үлкен немесе оған тең болуы керек және SFT θ26-дан үлкен немесе оған тең болуы керек.
BA аралардың тозаң іздеу стратегияларынан шабыттанды27.Аралар құнарлы тозаң алқаптарына көбірек жем жинаушыларды, ал құнарлы тозаң алқаптарына аз жем жинаушыларды жіберу арқылы іздейді.Осылайша, ара популяциясынан ең жоғары тиімділікке қол жеткізіледі.Екінші жағынан, барлаушы аралар тозаңның жаңа жерлерін іздеуді жалғастыруда, ал егер бұрынғыдан көбірек өнімді аймақтар болса, көптеген жемшілер осы жаңа аймаққа бағытталады28.BA екі бөліктен тұрады: жергілікті іздеу және ғаламдық іздеу.Жергілікті іздеу аралар сияқты минимумға жақын (элиталық сайттар) көбірек қауымдастықтарды және басқа сайттарда (оңтайлы немесе таңдаулы сайттар) азырақ қауымдастықтарды іздейді.Жаһандық іздеу бөлігінде ерікті іздеу орындалады және жақсы мәндер табылса, станциялар келесі итерацияда жергілікті іздеу бөлігіне жылжытылады.Алгоритмде кейбір параметрлер бар: барлаушы аралар саны (n), жергілікті іздеу орындарының саны (m), элиталық учаскелер саны (e), элиталық учаскелердегі жем жинаушылардың саны (неп), оңтайлы аймақтар.Сайт (nsp), көршілес өлшем (ngh) және итерациялар саны (I)29.BA псевдокоды 3-суретте көрсетілген.
Алгоритм \({g}_{1}(X)\) және \({g}_{2}(X)\) арасында жұмыс істеуге тырысады.Әрбір итерация нәтижесінде оңтайлы мәндер анықталады және ең жақсы мәндерді алуға әрекеттену үшін осы мәндердің айналасында популяция жиналады.Шектеулер жергілікті және ғаламдық іздеу бөлімдерінде тексеріледі.Жергілікті іздеуде, егер бұл факторлар сәйкес болса, энергия құны есептеледі.Жаңа қуат мәні оңтайлы мәннен үлкен болса, жаңа мәнді оңтайлы мәнге тағайындаңыз.Іздеу нәтижесінде табылған ең жақсы мән ағымдағы элементтен үлкен болса, жаңа элемент жинаққа қосылады.Жергілікті іздеудің құрылымдық схемасы 4-суретте көрсетілген.
Популяция BA негізгі параметрлерінің бірі болып табылады.Популяцияны кеңейту талап етілетін итерациялар санын азайтатынын және табысқа жету ықтималдығын арттыратынын алдыңғы зерттеулерден көруге болады.Дегенмен, функционалдық бағалаулар саны да артып келеді.Элиталық сайттардың көп болуы өнімділікке айтарлықтай әсер етпейді.Элиталық сайттардың саны нөл30 болмаса, аз болуы мүмкін.Барлаушы ара популяциясының мөлшері (n) әдетте 30 мен 100 арасында таңдалады. Бұл зерттеуде сәйкес санды анықтау үшін 30 және 50 сценарийлер орындалды (2-кесте).Басқа параметрлер популяцияға байланысты анықталады.Таңдалған учаскелердің саны (m) популяция санының (шамамен) 25% құрайды, ал таңдалған учаскелер арасындағы элиталық учаскелердің саны (e) m-нің 25% құрайды.Азықтандыру араларының саны (іздеу саны) элиталық учаскелер үшін 100 және басқа жергілікті учаскелер үшін 30 болып таңдалды.Көршілес іздеу барлық эволюциялық алгоритмдердің негізгі тұжырымдамасы болып табылады.Бұл зерттеуде көршілерді тарылту әдісі қолданылды.Бұл әдіс әр итерация кезінде белгілі бір жылдамдықпен маңайдың өлшемін азайтады.Болашақ итерацияларда дәлірек іздеу үшін кішірек көрші мәндер30 пайдаланылуы мүмкін.
Әрбір сценарий үшін оңтайландыру алгоритмінің қайталану мүмкіндігін тексеру үшін қатарынан он сынақ орындалды.Суретте.5 1-схема үшін бұралу серіппесін оңтайландыру нәтижелерін көрсетеді, ал күріш.6 – 2-схема үшін. Сынақ деректері 3 және 4 кестелерде де келтірілген (сығымдау серіппесі үшін алынған нәтижелерді қамтитын кесте S1 Қосымша ақпаратта берілген).Ара популяциясы бірінші итерацияда жақсы құндылықтарды іздеуді күшейтеді.1-сценарийде кейбір сынақтардың нәтижелері максимумнан төмен болды.2-сценарийде халық санының және басқа да сәйкес параметрлердің ұлғаюына байланысты оңтайландырудың барлық нәтижелері максимумға жақындағанын көруге болады.2-сценарийдегі мәндердің алгоритм үшін жеткілікті екенін көруге болады.
Итерациялардағы энергияның максималды мәнін алу кезінде зерттеуге шектеу ретінде қауіпсіздік коэффициенті де беріледі.Қауіпсіздік факторы үшін кестені қараңыз.BA көмегімен алынған энергия мәндері 5-кестеде 5 DOE әдісімен алынғандармен салыстырылады. (Өндірістің қарапайымдылығы үшін бұралу серіппесінің бұрылыстарының саны (N) 4,88 орнына 4,9, ал ауытқу (xd) ) қысу серіппесіндегі 7,99 мм орнына 8 мм.) BA жақсырақ екенін көруге болады Нәтиже.BA барлық мәндерді жергілікті және жаһандық іздеулер арқылы бағалайды.Осылайша ол көбірек баламаларды тезірек сынап көре алады.
Бұл зерттеуде Адамс қанат механизмінің қозғалысын талдау үшін пайдаланылды.Адамсқа алдымен механизмнің 3D үлгісі беріледі.Содан кейін алдыңғы бөлімде таңдалған параметрлері бар серіппені анықтаңыз.Сонымен қатар, нақты талдау үшін кейбір басқа параметрлерді анықтау қажет.Бұл қосылыстар, материал қасиеттері, жанасу, үйкеліс және ауырлық күші сияқты физикалық параметрлер.Пышақ білігі мен мойынтіректің арасында айналмалы қосылыс бар.5-6 цилиндрлік буын бар.5-1 бекітілген буындар бар.Негізгі корпус алюминий материалдан жасалған және бекітілген.Қалған бөліктердің материалы болат.Материалдың түріне байланысты үйкеліс коэффициентін, жанасу қаттылығын және үйкеліс бетінің ену тереңдігін таңдаңыз.(тот баспайтын болат AISI 304) Бұл зерттеуде маңызды параметр болып қанат механизмінің ашылу уақыты табылады, ол 200 мс кем болуы керек.Сондықтан талдау кезінде қанаттың ашылу уақытын қадағалаңыз.
Адамстың талдауы нәтижесінде қанат механизмінің ашылу уақыты 74 миллисекундты құрайды.1-ден 4-ке дейінгі динамикалық модельдеу нәтижелері 7-суретте көрсетілген. Суреттегі бірінші сурет.5 – модельдеу басталу уақыты және қанаттар жиналу үшін күту күйінде.(2) Қанат 43 градусқа бұрылғанда, 40 мс кейін қанаттың орнын көрсетеді.(3) 71 миллисекундтан кейінгі қанаттың орнын көрсетеді.Сондай-ақ соңғы суретте (4) қанаттың бұрылысының соңы және ашық позиция көрсетілген.Динамикалық талдау нәтижесінде қанатты ашу механизмі 200 мс мақсатты мәннен айтарлықтай қысқа екені байқалды.Сонымен қатар, серіппелердің өлшемдерін анықтау кезінде қауіпсіздік шегі әдебиетте ұсынылған ең жоғары мәндерден таңдалды.
Барлық жобалау, оңтайландыру және модельдеу зерттеулері аяқталғаннан кейін механизмнің прототипі жасалып, біріктірілді.Содан кейін модельдеу нәтижелерін тексеру үшін прототип сынақтан өтті.Алдымен негізгі қабықты бекітіп, қанаттарды бүктеңіз.Содан кейін қанаттар бүктелген күйден босатылып, қанаттардың бүктелген күйден орналастырылғанға айналуы туралы бейне түсірілді.Таймер бейне жазу кезінде уақытты талдау үшін де пайдаланылды.
Суретте.8 1-4 нөмірленген бейне кадрларды көрсетеді.Суреттегі №1 жақтау бүктелген қанаттардың шығу сәтін көрсетеді.Бұл момент t0 уақыттың бастапқы моменті болып саналады.2 және 3 жақтаулар бастапқы сәттен 40 мс және 70 мс кейінгі қанаттардың позицияларын көрсетеді.3 және 4 рамаларды талдау кезінде t0-ден кейін қанаттың қозғалысы 90 мс тұрақтанатынын, ал қанаттың ашылуы 70 пен 90 мс аралығында аяқталғанын көруге болады.Бұл жағдай модельдеу де, прототипті де тестілеу шамамен бірдей қанаттарды орналастыру уақытын беретінін және дизайн механизмнің өнімділік талаптарына сәйкес келетінін білдіреді.
Бұл мақалада қанаттарды бүктеу механизмінде қолданылатын бұралу және қысу серіппелері BA көмегімен оңтайландырылған.Параметрлерге бірнеше итерациямен жылдам жетуге болады.Бұралу серіппесі 1075 мДж, ал қысу серіппесі 37,24 мДж.Бұл мәндер бұрынғы DOE зерттеулерінен 40-50% жақсырақ.Серіппе механизмге біріктірілген және ADAMS бағдарламасында талданған.Талдау кезінде қанаттар 74 миллисекунд ішінде ашылатыны анықталды.Бұл мән жобаның 200 миллисекундтық мақсатынан әлдеқайда төмен.Кейінгі эксперименттік зерттеуде қосу уақыты шамамен 90 мс болып өлшенді.Талдаулар арасындағы бұл 16 миллисекундтық айырмашылық бағдарламалық құралда үлгіленбеген қоршаған орта факторларына байланысты болуы мүмкін.Зерттеу нәтижесінде алынған оңтайландыру алгоритмі әртүрлі көктемгі конструкциялар үшін пайдаланылуы мүмкін деп саналады.
Көктемгі материал алдын ала анықталған және оңтайландыруда айнымалы ретінде пайдаланылмаған.Серіппелердің көптеген түрлері ұшақтар мен зымырандарда қолданылатындықтан, болашақ зерттеулерде оңтайлы серіппелі дизайнға қол жеткізу үшін әртүрлі материалдарды пайдаланып серіппелердің басқа түрлерін жобалау үшін BA қолданылады.
Біз бұл қолжазбаның түпнұсқа екенін, бұрын жарияланбағанын және қазіргі уақытта басқа жерде жариялау қарастырылмағанын мәлімдейміз.
Осы зерттеуде жасалған немесе талданған барлық деректер осы жарияланған мақалада [және қосымша ақпарат файлы] қамтылған.
Min, Z., Kin, VK and Richard, LJ Aircraft Түбегейлі геометриялық өзгерістер арқылы әуе қалқасының тұжырымдамасын жаңғырту.IES J. Өркениеттің А бөлігі.қосынды.жоба.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. and Bhushan, B. Қоңыздың артқы қанатына шолу: құрылымы, механикалық қасиеттері, механизмдері және биологиялық шабыт.Дж. Меха.Мінез-құлық.Биомедициналық ғылым.алма матер.94, 63–73 (2019 ж.).
Чен, З., Ю, Дж., Чжан, А. және Чжан, Ф. Гибридті қуатпен жұмыс істейтін су асты планерінің жиналмалы қозғаушы механизмін жобалау және талдау.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Картик, HS және Prithvi, K. Тікұшақтың көлденең тұрақтандырғышының жиналмалы механизмін жобалау және талдау.ішкі J. Ing.сақтау ыдысы.технологиялар.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Кулунк, З. және Шахин, М. Эксперименттік жобалау тәсілін пайдалана отырып, бүктелетін ракета қанатының конструкциясының механикалық параметрлерін оңтайландыру.ішкі J. моделі.оңтайландыру.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD дизайн әдісі, өнімділікті зерттеу және композиттік катушкалардың өндірістік процесі: шолу.құрастыру.қосынды.252, 112747 (2020 ж.).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. and Khaddar M. Динамикалық дизайнды оңтайландыру орамды серіппелер.Дыбыс үшін өтініш беріңіз.77, 178–183 (2014).
Паредес, М., Сартор, М. және Маскле, К. Кернеу серіппелерінің дизайнын оңтайландыру процедурасы.компьютер.әдісті қолдану.жүн.жоба.191(8-10), 783-797 (2001).
Зебди О., Боухили Р. және Трочу Ф. Көп мақсатты оңтайландыруды пайдалана отырып, композиттік бұрандалы серіппелердің оңтайлы дизайны.Дж.Рейнф.пластик.құрастыру.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB және Desale, DD Үш велосипедтің алдыңғы суспензиялы серіппелерін оңтайландыру.процесс.өндіруші.20, 428–433 (2018 ж.).
Бахшеш М. және Бахшеш М. Құрама серіппелермен болат серіппелерді оңтайландыру.ішкі J. Көпсалалы.ғылым.жоба.3(6), 47–51 (2012).
Чен, Л. және т.б.Композиттік серіппелердің статикалық және динамикалық өнімділігіне әсер ететін бірнеше параметрлер туралы біліңіз.J. Market.сақтау ыдысы.20, 532–550 (2022).
Фрэнк, Дж. Композиттік бұрандалы серіппелерді талдау және оңтайландыру, PhD диссертациясы, Сакраменто мемлекеттік университеті (2020).
Гу, З., Хоу, X. және Йе, Дж. Әдістердің комбинациясын қолдана отырып, сызықты емес бұрандалы серіппелерді жобалау және талдау әдістері: соңғы элементтерді талдау, латын гиперкубының шектеулі сынамаларын алу және генетикалық бағдарламалау.процесс.Тері институты.жоба.CJ Mecha.жоба.ғылым.235(22), 5917–5930 (2021).
Ву, Л., т.б.Реттелетін серіппе жылдамдығы көміртекті талшықты көп тізбекті катушкалар: дизайн мен механизмді зерттеу.J. Market.сақтау ыдысы.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS және Jagtap ST қысу спиральді серіппелердің салмағын оңтайландыру.ішкі Дж. Иннов.сақтау ыдысы.Көпсалалы.2(11), 154–164 (2016).
Рахул, МС және Рамешкумар, К. Автокөлік қолданбалары үшін көп мақсатты оңтайландыру және орама серіппелерді сандық модельдеу.алма матер.бүгінгі процесс.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB және т.б.Ең жақсы тәжірибені анықтау – Генетикалық алгоритмдерді пайдалана отырып, композиттік бұрандалы құрылымдарды оңтайлы жобалау.құрастыру.қосынды.268, 113982 (2021 ж.).
Шахин, I., Dorterler, M. және Gokche, H. Қысу серіппесі дизайнының ең аз көлемін оңтайландыруға негізделген 灰狼 оңтайландыру әдісін қолдану, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21-27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. and Sait, SM Metaheuristics апаттарды оңтайландыру үшін бірнеше агенттерді пайдаланады.ішкі J. Veh.желтоқсан80(2–4), 223–240 (2019 ж.).
Yildiz, AR және Erdash, MU Нақты инженерлік есептерді сенімді жобалау үшін жаңа гибридті Taguchi-salpa топтық оңтайландыру алгоритмі.алма матер.сынақ.63(2), 157–162 (2021).
Йылдыз Б.С., Фолди Н., Бурерат С., Йылдыз АР және Саит СМ Жаңа гибридті шегірткелерді оңтайландыру алгоритмін қолдана отырып, роботты ұстағыш механизмдердің сенімді дизайны.сарапшы.жүйесі.38(3), e12666 (2021).