רכיב כימי של צינור סליל נירוסטה AISI 304/304L, אופטימיזציה של פרמטרי קפיץ כנף מתקפלת באמצעות אלגוריתם דבורת הדבש

תודה שביקרת ב-Nature.com.אתה משתמש בגרסת דפדפן עם תמיכת CSS מוגבלת.לקבלת החוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או להשבית את מצב תאימות ב-Internet Explorer).בנוסף, כדי להבטיח תמיכה שוטפת, אנו מציגים את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
סליידרים המציגים שלושה מאמרים בכל שקופית.השתמש בלחצנים 'הקודם' וה'הבא' כדי לעבור בין השקופיות, או בלחצני בקר השקופיות שבקצה כדי לעבור בין כל שקופית.

צינור מפותל נימי מנירוסטה AISI 304/304L

סליל נירוסטה AISI 304 הוא מוצר לכל מטרה בעל עמידות מעולה והוא מתאים למגוון רחב של יישומים הדורשים יכולת צורה וריתוך טובים.

Sheye Metal מחזיקה במלאי 304 סלילים בעובי 0.3 מ"מ עד 16 מ"מ וגימור 2B, גימור BA, גימור מס' 4 זמינים תמיד.

מלבד שלושת סוגי המשטחים, ניתן לספק סליל נירוסטה 304 עם מגוון גימורי משטח.נירוסטה דרגה 304 מכיל הן מתכות Cr (בדרך כלל 18%) והן מתכות ניקל (בדרך כלל 8%) כמרכיבים העיקריים שאינם מברזל.

סוג זה של סלילים הוא פלדת אל חלד אוסטניטית טיפוסית, שייכת למשפחת הנירוסטה Cr-Ni הסטנדרטית.

הם משמשים בדרך כלל עבור מוצרי בית וצריכה, ציוד מטבח, חיפוי פנימי וחיצוני, מעקות ומסגרות חלונות, ציוד לתעשיית המזון והמשקאות, מיכלי אחסון.

במחקר זה, תכנון קפיצי הפיתול והדחיסה של מנגנון קיפול הכנפיים המשמש ברקטה נחשב כבעיית ייעול.לאחר שהטיל עוזב את צינור השיגור, יש לפתוח את הכנפיים הסגורות ולאבטח אותן למשך זמן מסוים.מטרת המחקר הייתה למקסם את האנרגיה האצורה במעיינות כך שהכנפיים יוכלו להיפרס בזמן הקצר ביותר.במקרה זה, משוואת האנרגיה בשני הפרסומים הוגדרה כפונקציה האובייקטיבית בתהליך האופטימיזציה.קוטר החוט, קוטר הסליל, מספר הסלילים ופרמטרי הסטייה הנדרשים לתכנון הקפיץ הוגדרו כמשתני אופטימיזציה.קיימות מגבלות גיאומטריות על המשתנים בשל גודל המנגנון, וכן מגבלות על מקדם הבטיחות בשל העומס שנושאים על ידי הקפיצים.האלגוריתם של דבורת הדבש (BA) שימש כדי לפתור בעיית אופטימיזציה זו ולבצע את עיצוב הקפיץ.ערכי האנרגיה שהושגו עם BA עדיפים על אלה שהתקבלו ממחקרי עיצוב ניסויים קודמים (DOE).קפיצים ומנגנונים שתוכננו באמצעות הפרמטרים שהתקבלו מהאופטימיזציה נותחו לראשונה בתוכנית ADAMS.לאחר מכן, בוצעו בדיקות ניסיוניות על ידי שילוב הקפיצים המיוצרים במנגנונים אמיתיים.כתוצאה מהבדיקה נצפה שהכנפיים נפתחו לאחר כ-90 מילישניות.ערך זה נמצא הרבה מתחת ליעד הפרויקט של 200 אלפיות השנייה.בנוסף, ההבדל בין התוצאות האנליטיות לניסוי הוא 16 אלפיות השנייה בלבד.
במטוסים ובכלי רכב ימיים, מנגנוני הקיפול הם קריטיים.מערכות אלו משמשות בשינויים והמרות מטוסים כדי לשפר את ביצועי הטיסה והשליטה.בהתאם למצב הטיסה, הכנפיים מתקפלות ונפתחות בצורה שונה כדי להפחית את ההשפעה האווירודינמית1.ניתן להשוות מצב זה לתנועות הכנפיים של כמה ציפורים וחרקים במהלך טיסה וצלילה יומיומית.באופן דומה, רחפנים מתקפלים ונפרשים בצוללות כדי להפחית את ההשפעות ההידרודינמיות ולמקסם את הטיפול3.מטרה נוספת של מנגנונים אלה היא לספק יתרונות נפחיים למערכות כגון קיפול של מדחף מסוק 4 לאחסון והובלה.גם כנפי הרקטה מתקפלות כדי לצמצם את שטח האחסון.כך, ניתן להציב יותר טילים על שטח קטן יותר של המשגר ​​5. הרכיבים המשמשים ביעילות בקיפול ופתיחה הם בדרך כלל קפיצים.ברגע הקיפול נאגרת בו אנרגיה ומשתחררת ברגע הפתיחה.בשל המבנה הגמיש שלה, אנרגיה מאוחסנת ומשתחררת משתווים.הקפיץ מיועד בעיקר למערכת, ותכנון זה מציג בעיית אופטימיזציה6.מכיוון שהוא כולל משתנים שונים כמו קוטר חוט, קוטר סליל, מספר סיבובים, זווית סליל וסוג חומר, ישנם גם קריטריונים כמו מסה, נפח, פיזור מתח מינימלי או זמינות אנרגיה מקסימלית7.
מחקר זה שופך אור על תכנון ואופטימיזציה של קפיצים למנגנוני קיפול כנפיים המשמשים במערכות רקטות.בהיותן בתוך צינור השיגור לפני הטיסה, הכנפיים נשארות מקופלות על פני הרקטה, ולאחר היציאה מצינור השיגור הן נפרשות לזמן מסוים ונשארות לחוצות לפני השטח.תהליך זה הוא קריטי לתפקוד תקין של הרקטה.במנגנון הקיפול שפותח, פתיחת הכנפיים מתבצעת על ידי קפיצי פיתול, והנעילה מתבצעת על ידי קפיצי דחיסה.לתכנון קפיץ מתאים יש לבצע תהליך ייעול.בתחום אופטימיזציית האביב, ישנם יישומים שונים בספרות.
Paredes et al.8 הגדירו את גורם חיי העייפות המקסימלית כפונקציה אובייקטיבית לתכנון קפיצים סלילניים והשתמשו בשיטה הכמו-ניוטונית כשיטת אופטימיזציה.משתנים באופטימיזציה זוהו כקוטר חוט, קוטר סליל, מספר סיבובים ואורך קפיץ.פרמטר נוסף של מבנה הקפיץ הוא החומר ממנו הוא עשוי.לכן, זה נלקח בחשבון במחקרי התכנון והאופטימיזציה.זבדי ואח'.9 הציבו יעדים של קשיחות מקסימלית ומשקל מינימלי בתפקוד האובייקטיבי במחקרם, כאשר גורם המשקל היה משמעותי.במקרה זה, הם הגדירו את חומר הקפיץ ואת התכונות הגיאומטריות כמשתנים.הם משתמשים באלגוריתם גנטי כשיטת אופטימיזציה.בתעשיית הרכב, משקל החומרים שימושי במובנים רבים, מביצועי הרכב ועד לצריכת הדלק.צמצום משקל תוך אופטימיזציה של קפיצי סליל למתלים הוא מחקר ידוע10.Bahshesh ו-Bahshesh11 זיהו חומרים כגון E-glass, פחמן ו-Kevlar כמשתנים בעבודתם בסביבת ANSYS במטרה להשיג משקל מינימלי וחוזק מתיחה מקסימלי בעיצובים שונים של קפיצי מתלה.תהליך הייצור הוא קריטי בפיתוח קפיצים מרוכבים.לפיכך, משתנים שונים נכנסים לפעולה בבעיית אופטימיזציה, כגון שיטת הייצור, השלבים שננקטו בתהליך ורצף השלבים הללו12,13.בתכנון קפיצים למערכות דינמיות יש לקחת בחשבון את התדרים הטבעיים של המערכת.מומלץ שהתדר הטבעי הראשון של הקפיץ יהיה לפחות פי 5-10 מהתדר הטבעי של המערכת כדי למנוע תהודה14.Taktak et al.7 החליטה למזער את מסת הקפיץ ולמקסם את התדר הטבעי הראשון כפונקציות אובייקטיביות בעיצוב קפיץ הסליל.הם השתמשו בשיטות חיפוש דפוס, נקודה פנימית, סט אקטיבי ואלגוריתם גנטי בכלי האופטימיזציה של Matlab.מחקר אנליטי הוא חלק ממחקר עיצוב האביב, ושיטת האלמנטים הסופיים פופולרית בתחום זה15.Patil et al.16 פיתחו שיטת אופטימיזציה להפחתת משקל קפיץ סליל דחיסה באמצעות פרוצדורה אנליטית ובדקו את המשוואות האנליטיות בשיטת האלמנטים הסופיים.קריטריון נוסף להגדלת התועלת של קפיץ הוא הגדלת האנרגיה שהוא יכול לאגור.מקרה זה גם מבטיח שהקפיץ שומר על שימושיותו למשך תקופה ארוכה.Rahul ו-Rameshkumar17 מבקשים להפחית את נפח הקפיץ ולהגדיל את אנרגיית המתח בעיצובי קפיצי סליל לרכב.הם השתמשו גם באלגוריתמים גנטיים במחקר אופטימיזציה.
כפי שניתן לראות, הפרמטרים במחקר האופטימיזציה משתנים ממערכת למערכת.באופן כללי, פרמטרים של קשיחות ומתח גזירה חשובים במערכת שבה העומס שהיא נושאת הוא הגורם הקובע.בחירת החומר נכללת במערכת הגבלת המשקל עם שני הפרמטרים הללו.מצד שני, תדרים טבעיים נבדקים כדי למנוע תהודה במערכות דינמיות מאוד.במערכות שבהן ישנה חשיבות לתועלת, האנרגיה היא מקסימלית.במחקרי אופטימיזציה, למרות שה-FEM משמש למחקרים אנליטיים, ניתן לראות שאלגוריתמים מטאוריסטים כגון האלגוריתם הגנטי14,18 ואלגוריתם הזאב האפור19 משמשים יחד עם שיטת ניוטון הקלאסית בטווח של פרמטרים מסוימים.אלגוריתמים מטאוריסטים פותחו על בסיס שיטות הסתגלות טבעיות המתקרבות למצב האופטימלי בפרק זמן קצר, במיוחד בהשפעת האוכלוסייה20,21.עם התפלגות אקראית של האוכלוסייה באזור החיפוש, הם נמנעים מאופטימיות מקומית ועוברים לעבר אופטימה גלובלית22.לפיכך, בשנים האחרונות נעשה בו שימוש לעתים קרובות בהקשר של בעיות תעשייתיות אמיתיות23,24.
המקרה הקריטי למנגנון הקיפול שפותח במחקר זה הוא שהכנפיים, שהיו במצב סגור לפני הטיסה, נפתחות זמן מסוים לאחר היציאה מהצינור.לאחר מכן, אלמנט הנעילה חוסם את הכנף.לכן, הקפיצים אינם משפיעים ישירות על דינמיקת הטיסה.במקרה זה, מטרת האופטימיזציה הייתה למקסם את האנרגיה האצורה כדי להאיץ את תנועת הקפיץ.קוטר הגליל, קוטר החוט, מספר הגלילים והסטה הוגדרו כפרמטרי אופטימיזציה.בשל גודל הקפיץ הקטן, המשקל לא נחשב למטרה.לכן, סוג החומר מוגדר כקבוע.מרווח הבטיחות עבור עיוותים מכניים נקבע כמגבלה קריטית.בנוסף, אילוצי גודל משתנים מעורבים בהיקף המנגנון.השיטה המטאוריסטית BA נבחרה כשיטת האופטימיזציה.BA הועדפה בשל המבנה הגמיש והפשוט שלה, ובשל ההתקדמות שלה במחקר אופטימיזציה מכנית25.בחלק השני של המחקר נכללים ביטויים מתמטיים מפורטים במסגרת התכנון הבסיסי ועיצוב הקפיץ של מנגנון הקיפול.החלק השלישי מכיל את אלגוריתם האופטימיזציה ותוצאות האופטימיזציה.פרק 4 עורך ניתוח בתוכנית ADAMS.מידת ההתאמה של הקפיצים מנותחת לפני הייצור.החלק האחרון מכיל תוצאות ניסוי ותמונות בדיקה.התוצאות שהתקבלו במחקר הושוו גם לעבודה הקודמת של המחברים בגישת DOE.
הכנפיים שפותחו במחקר זה צריכות להתקפל לעבר פני הרקטה.כנפיים מסתובבות ממצב מקופל למצב פרוש.לשם כך פותח מנגנון מיוחד.על איור.1 מציג את התצורה המקופלת והפרוש5 במערכת הקואורדינטות הרקטות.
על איור.2 מציג תצוגת חתך של המנגנון.המנגנון מורכב ממספר חלקים מכאניים: (1) גוף ראשי, (2) גל כנף, (3) מיסב, (4) גוף נעילה, (5) תותח נעילה, (6) פין עצירה, (7) קפיץ פיתול ו-( 8) קפיצי דחיסה.ציר הכנף (2) מחובר לקפיץ הפיתול (7) דרך שרוול הנעילה (4).כל שלושת החלקים מסתובבים בו זמנית לאחר שהרקטה ממריאה.עם תנועה סיבובית זו, הכנפיים מסתובבות למיקומן הסופי.לאחר מכן, הפין (6) מופעל על ידי קפיץ הדחיסה (8), ובכך חוסם את כל המנגנון של גוף הנעילה (4)5.
מודול אלסטי (E) ומודול גזירה (G) הם פרמטרי עיצוב מרכזיים של הקפיץ.במחקר זה, נבחר חוט קפיצי פחמן גבוה (חוט מוזיקה ASTM A228) כחומר הקפיץ.פרמטרים נוספים הם קוטר חוט (d), קוטר סליל ממוצע (Dm), מספר סלילים (N) וסטיית קפיץ (xd לקפיצי דחיסה ו-θ לקפיצי פיתול)26.ניתן לחשב את האנרגיה המאוחסנת עבור קפיצי דחיסה \({(SE}_{x})\) ופיתול (\({SE}_{\theta}\))) מהמשוואה.(1) ו-(2)26.(ערך מודול הגזירה (G) עבור קפיץ הדחיסה הוא 83.7E9 Pa, וערך המודול האלסטי (E) עבור קפיץ הפיתול הוא 203.4E9 Pa.)
הממדים המכניים של המערכת קובעים ישירות את האילוצים הגיאומטריים של הקפיץ.כמו כן, יש לקחת בחשבון גם את התנאים בהם תמצא הרקטה.גורמים אלה קובעים את גבולות הפרמטרים של האביב.מגבלה חשובה נוספת היא גורם הבטיחות.ההגדרה של מקדם בטיחות מתוארת בפירוט על ידי Shigley et al.26.מקדם הבטיחות של קפיץ הדחיסה (SFC) מוגדר כמתח המרבי המותר חלקי הלחץ לאורך הרציף.ניתן לחשב SFC באמצעות משוואות.(3), (4), (5) ו-(6)26.(עבור חומר האביב המשמש במחקר זה, \({S}_{sy}=980 MPa\)).F מייצג את הכוח במשוואה ו-KB מייצג את גורם ברגסטרסר של 26.
מקדם בטיחות הפיתול של קפיץ (SFT) מוגדר כ-M חלקי k.ניתן לחשב SFT מהמשוואה.(7), (8), (9) ו-(10)26.(עבור החומר המשמש במחקר זה, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).במשוואה, M משמש עבור מומנט, \({k}^{^{\prime}}\) משמש עבור קבוע קפיץ (מומנט/סיבוב), ו-Ki משמש עבור מקדם תיקון מתח.
מטרת האופטימיזציה העיקרית במחקר זה היא למקסם את אנרגיית הקפיץ.פונקציית המטרה מנוסחת כדי למצוא \(\overrightarrow{\{X\}}\) שממקסם את \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) ו-\({f}_{2}(X)\) הם פונקציות האנרגיה של קפיץ הדחיסה והפיתול, בהתאמה.המשתנים המחושבים והפונקציות המשמשות לאופטימיזציה מוצגים במשוואות הבאות.
האילוצים השונים המוטלים על עיצוב הקפיץ ניתנים במשוואות הבאות.משוואות (15) ו-(16) מייצגות את גורמי הבטיחות עבור קפיצי דחיסה ופיתול, בהתאמה.במחקר זה, SFC חייב להיות גדול או שווה ל-1.2 ו-SFT חייב להיות גדול או שווה ל-θ26.
BA קיבלה השראה מאסטרטגיות של דבורים לחיפוש אבקה27.דבורים מחפשות על ידי שליחת יותר מחסני מזון לשדות אבקה פוריים ופחות מסננים לשדות פוריים פחות.כך מושגת היעילות הגדולה ביותר מאוכלוסיית הדבורים.מצד שני, דבורי הצופים ממשיכות לחפש אזורים חדשים של אבקה, ואם יהיו אזורים פרודוקטיביים יותר מבעבר, יופנו לאזור חדש זה מזרן רבים28.BA מורכב משני חלקים: חיפוש מקומי וחיפוש גלובלי.חיפוש מקומי מחפש יותר קהילות בקרבת המינימום (אתרי עילית), כמו דבורים, ופחות באתרים אחרים (אתרים אופטימליים או מומלצים).חיפוש שרירותי מתבצע בחלק החיפוש הגלובלי, ואם נמצאו ערכים טובים, התחנות מועברות לחלק החיפוש המקומי באיטרציה הבאה.האלגוריתם מכיל כמה פרמטרים: מספר דבורי הצופים (n), מספר אתרי החיפוש המקומיים (m), מספר אתרי העילית (e), מספר המחפשים באתרי עילית (nep), מספר המחפשים ב אזורים אופטימליים.אתר (nsp), גודל השכונה (ngh) ומספר האיטרציות (I)29.פסאודוקוד BA מוצג באיור 3.
האלגוריתם מנסה לעבוד בין \({g}_{1}(X)\) לבין \({g}_{2}(X)\).כתוצאה מכל איטרציה, נקבעים ערכים אופטימליים ונאספת אוכלוסייה סביב ערכים אלו בניסיון להשיג את הערכים הטובים ביותר.ההגבלות נבדקות במדורי החיפוש המקומי והעולמי.בחיפוש מקומי, אם גורמים אלו מתאימים, מחושב ערך האנרגיה.אם ערך האנרגיה החדש גדול מהערך האופטימלי, הקצה את הערך החדש לערך האופטימלי.אם הערך הטוב ביותר שנמצא בתוצאת החיפוש גדול מהאלמנט הנוכחי, האלמנט החדש ייכלל באוסף.תרשים הבלוק של החיפוש המקומי מוצג באיור 4.
אוכלוסייה היא אחד הפרמטרים המרכזיים ב-BA.ניתן לראות ממחקרים קודמים שהרחבת האוכלוסייה מפחיתה את מספר האיטרציות הנדרשות ומגבירה את הסיכוי להצלחה.עם זאת, מספר ההערכות התפקודיות גם גדל.נוכחותם של מספר רב של אתרי עילית אינה משפיעה באופן משמעותי על הביצועים.מספר אתרי העילית יכול להיות נמוך אם הוא לא אפס30.גודל אוכלוסיית הדבורים הצופים (n) נבחר בדרך כלל בין 30 ל-100. במחקר זה, בוצעו 30 ו-50 תרחישים כדי לקבוע את המספר המתאים (טבלה 2).פרמטרים אחרים נקבעים בהתאם לאוכלוסייה.מספר האתרים הנבחרים (מ') הוא (בקירוב) 25% מגודל האוכלוסייה, ומספר אתרי העילית (ה) מבין האתרים הנבחרים הוא 25% מ'.מספר הדבורים המאכילות (מספר חיפושים) נבחר להיות 100 לחלקות עילית ו-30 לחלקות מקומיות אחרות.חיפוש שכונה הוא הרעיון הבסיסי של כל האלגוריתמים האבולוציוניים.במחקר זה, נעשה שימוש בשיטת שכנים מתחדדים.שיטה זו מקטינה את גודל השכונה בקצב מסוים במהלך כל איטרציה.באיטרציות עתידיות, ניתן להשתמש בערכי שכונות קטנים יותר30 לחיפוש מדויק יותר.
עבור כל תרחיש, בוצעו עשר בדיקות רצופות כדי לבדוק את יכולת השחזור של אלגוריתם האופטימיזציה.על איור.5 מציג את תוצאות האופטימיזציה של קפיץ הפיתול עבור סכימה 1, ובאיור.6 - עבור סכמה 2. נתוני הבדיקה ניתנים גם בטבלאות 3 ו-4 (טבלה המכילה את התוצאות שהתקבלו עבור קפיץ הדחיסה נמצאת במידע משלים S1).אוכלוסיית הדבורים מעצימה את החיפוש אחר ערכים טובים באיטרציה הראשונה.בתרחיש 1, התוצאות של כמה בדיקות היו מתחת למקסימום.בתרחיש 2 ניתן לראות שכל תוצאות האופטימיזציה מתקרבות למקסימום עקב הגידול באוכלוסייה ופרמטרים רלוונטיים נוספים.ניתן לראות שהערכים בתרחיש 2 מספיקים לאלגוריתם.
כאשר משיגים את הערך המרבי של אנרגיה באיטרציות, ניתן גם מקדם בטיחות כאילוץ למחקר.ראה טבלה למקדם בטיחות.ערכי האנרגיה שהושגו באמצעות BA מושווים לאלה שהתקבלו בשיטת 5 DOE בטבלה 5. (למען קלות הייצור, מספר הסיבובים (N) של קפיץ הפיתול הוא 4.9 במקום 4.88, והסטייה (xd ) הוא 8 מ"מ במקום 7.99 מ"מ בקפיץ הדחיסה.) ניתן לראות ש-BA טובה יותר Result.BA מעריך את כל הערכים באמצעות חיפושים מקומיים וגלובליים.כך הוא יכול לנסות חלופות נוספות מהר יותר.
במחקר זה, אדאמס שימש לניתוח תנועת מנגנון הכנף.אדמס מקבל תחילה מודל תלת מימד של המנגנון.לאחר מכן הגדירו קפיץ עם הפרמטרים שנבחרו בסעיף הקודם.בנוסף, יש להגדיר כמה פרמטרים נוספים עבור הניתוח בפועל.אלו הם פרמטרים פיזיקליים כגון חיבורים, תכונות חומר, מגע, חיכוך וכוח משיכה.יש מפרק מסתובב בין ציר הלהב למיסב.ישנם 5-6 מפרקים גליליים.ישנם 5-1 מפרקים קבועים.הגוף הראשי עשוי מחומר אלומיניום ומקובע.החומר של שאר החלקים הוא פלדה.בחר את מקדם החיכוך, קשיחות המגע ועומק החדירה של משטח החיכוך בהתאם לסוג החומר.(נירוסטה AISI 304) במחקר זה, הפרמטר הקריטי הוא זמן הפתיחה של מנגנון הכנף, שעליו להיות פחות מ-200 אלפיות השנייה.לכן, יש לפקוח עין על זמן פתיחת הכנף במהלך הניתוח.
כתוצאה מהניתוח של אדמס, זמן הפתיחה של מנגנון הכנף הוא 74 מילישניות.התוצאות של סימולציה דינמית מ-1 עד 4 מוצגות באיור 7. התמונה הראשונה באיור.5 היא שעת ההתחלה של הסימולציה והכנפיים במצב המתנה לקיפול.(2) מציג את מיקום הכנף לאחר 40ms כאשר הכנף הסתובבה 43 מעלות.(3) מציג את מיקום הכנף לאחר 71 מילישניות.גם בתמונה האחרונה (4) מראה סוף סיבוב הכנף והמצב הפתוח.כתוצאה מניתוח דינמי, נצפה כי מנגנון פתיחת הכנף קצר משמעותית מערך היעד של 200 אלפיות השנייה.בנוסף, בעת התאמה לגודל הקפיצים, גבולות הבטיחות נבחרו מהערכים הגבוהים ביותר המומלצים בספרות.
לאחר השלמת כל מחקרי התכנון, האופטימיזציה והסימולציה, יוצר ושולב אב טיפוס של המנגנון.לאחר מכן נבדק אב הטיפוס כדי לאמת את תוצאות הסימולציה.ראשית אבטח את הקליפה הראשית וקפל את הכנפיים.לאחר מכן שוחררו הכנפיים מהמצב המקופל ונערך סרטון של סיבוב הכנפיים מהמצב המקופל לפרוסה.הטיימר שימש גם לניתוח זמן במהלך הקלטת וידאו.
על איור.8 מציג מסגרות וידאו ממוספרות 1-4.מסגרת מספר 1 באיור מציגה את רגע השחרור של הכנפיים המקופלות.רגע זה נחשב לרגע הראשוני של הזמן t0.מסגרות 2 ו-3 מציגות את מיקומי הכנפיים 40 אלפיות השנייה ו-70 שניות לאחר הרגע הראשוני.כאשר מנתחים מסגרות 3 ו-4, ניתן לראות שתנועת הכנף מתייצבת 90 ms לאחר t0, ופתיחת הכנף מסתיימת בין 70 ל-90 ms.מצב זה אומר שגם סימולציה וגם בדיקת אב טיפוס נותנים בערך אותו זמן פריסת כנף, והתכנון עומד בדרישות הביצועים של המנגנון.
במאמר זה, קפיצי הפיתול והדחיסה המשמשים במנגנון קיפול הכנפיים עוברים אופטימיזציה באמצעות BA.ניתן להגיע לפרמטרים במהירות בכמה איטרציות.קפיץ הפיתול מדורג ב-1075 mJ וקפיץ הדחיסה מדורג ב-37.24 mJ.ערכים אלו טובים ב-40-50% ממחקרי DOE קודמים.הקפיץ משולב במנגנון ומנתח בתוכנית ADAMS.לאחר ניתוח, נמצא שהכנפיים נפתחו תוך 74 מילישניות.ערך זה נמצא הרבה מתחת ליעד הפרויקט של 200 מילישניות.במחקר ניסיוני שלאחר מכן, זמן ההפעלה נמדד כ-90 אלפיות השנייה.ההבדל הזה של 16 מילישניות בין ניתוחים עשוי לנבוע מגורמים סביבתיים שאינם מודלים בתוכנה.מאמינים כי ניתן להשתמש באלגוריתם האופטימיזציה שהתקבל כתוצאה מהמחקר עבור עיצובי קפיצים שונים.
חומר הקפיץ הוגדר מראש ולא שימש כמשתנה באופטימיזציה.מאחר וסוגים רבים ושונים של קפיצים משמשים במטוסים ורקטות, BA ייושם לתכנון סוגים אחרים של קפיצים באמצעות חומרים שונים כדי להשיג עיצוב קפיץ אופטימלי במחקר עתידי.
אנו מצהירים כי כתב יד זה הוא מקורי, לא פורסם בעבר, ואינו נמצא כעת בבחינה לפרסום במקום אחר.
כל הנתונים שנוצרו או נותחו במחקר זה כלולים במאמר שפורסם זה [ובקובץ מידע נוסף].
Min, Z., Kin, VK וריצ'רד, LJ מטוסים מודרניזציה של תפיסת המטוס באמצעות שינויים גיאומטריים קיצוניים.IES J. Part A Civilization.מתחם.פּרוֹיֶקט.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. and Bhushan, B. סקירה כללית של הכנף האחורית של החיפושית: מבנה, תכונות מכניות, מנגנונים והשראה ביולוגית.J. Mecha.התנהגות.מדע ביו - רפואי.אלמה מאטר.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., and Zhang, F. עיצוב וניתוח של מנגנון הנעה מתקפל לרחפן תת-מימי היברידי.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS ו Prithvi, K. עיצוב וניתוח של מנגנון קיפול מייצב אופקי של מסוק.פנימי J. Ing.מיכל אחסון.טכנולוגיות.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. and Sahin, M. אופטימיזציה של הפרמטרים המכניים של תכנון כנף רקטה מתקפלת באמצעות גישת תכנון ניסוי.דגם J. פנימי.אופטימיזציה.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Design Method, מחקר ביצועים ותהליך ייצור של קפיצי סליל מרוכבים: סקירה.לְהַלחִין.מתחם.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. ו- Khaddar M. מיטוב עיצוב דינמי של קפיצי סליל.הגש בקשה לסאונד.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M., and Mascle, K. נוהל לייעול תכנון קפיצי מתח.מַחשֵׁב.יישום השיטה.פרווה.פּרוֹיֶקט.191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. ו-Trochu F. תכנון אופטימלי של קפיצים סליליים מורכבים באמצעות אופטימיזציה רב-אובייקטיבית.J. Reinf.פלסטי.לְהַלחִין.כ"ח (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB and Desale, DD אופטימיזציה של קפיצי סליל מתלים תלת אופן.תהליך.יַצרָן.20, 428–433 (2018).
בהשש מ' ובאשש מ' אופטימיזציה של קפיצי סליל פלדה עם קפיצים מרוכבים.פנימי J. רב תחומי.המדע.פּרוֹיֶקט.3(6), 47–51 (2012).
חן, ל' ועוד.למד על הפרמטרים המרובים המשפיעים על הביצועים הסטטיים והדינמיים של קפיצי סליל מרוכבים.ג'יי מרקט.מיכל אחסון.20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analysis and Optimization of Composite Helical Springs, עבודת דוקטורט, אוניברסיטת סקרמנטו סטייט (2020).
Gu, Z., Hou, X. and Ye, J. שיטות לתכנון וניתוח קפיצים סליליים לא ליניאריים תוך שימוש בשילוב של שיטות: ניתוח אלמנטים סופיים, דגימה מוגבלת של היפרקוביות בלטינית ותכנות גנטי.תהליך.מכון פרווה.פּרוֹיֶקט.סי ג'יי מכה.פּרוֹיֶקט.המדע.235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L., et al.קפיצי סליל מתכוונן בקצב קפיצי סיבי פחמן רב-גדילים: מחקר עיצוב ומנגנון.ג'יי מרקט.מיכל אחסון.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS ו-Jagtap ST ייעול משקל של קפיצי סליל דחיסה.פנימי J. Innov.מיכל אחסון.רב תחומי.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS and Rameshkumar, K. אופטימיזציה רב תכליתית וסימולציה מספרית של קפיצי סליל ליישומי רכב.אלמה מאטר.תהליך היום.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB et al.הגדרת שיטות עבודה מומלצות - עיצוב אופטימלי של מבנים סליליים מורכבים באמצעות אלגוריתמים גנטיים.לְהַלחִין.מתחם.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M., and Gokche, H. שימוש בשיטת האופטימיזציה 灰狼 המבוססת על אופטימיזציה של הנפח המינימלי של עיצוב קפיץ הדחיסה, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. and Sait, SM Metaheuristics משתמש במספר סוכנים כדי לייעל קריסות.פנימי J. Veh.דצמבר80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR ו-Erdash, MU אלגוריתם אופטימיזציה של קבוצת Taguchi-salpa היברידי חדש לתכנון אמין של בעיות הנדסיות אמיתיות.אלמה מאטר.מִבְחָן.63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR ו-Sait SM תכנון אמין של מנגנוני תפסן רובוטיים באמצעות אלגוריתם חדש לאופטימיזציה של חגבים היברידי.מוּמחֶה.מערכת.38(3), e12666 (2021).