AISI 304/304L spiralna cijev od nehrđajućeg čelika, kemijska komponenta, optimiziranje parametara opruge sklopivog krila pomoću algoritma medonosne pčele

Hvala što ste posjetili Nature.com.Koristite verziju preglednika s ograničenom CSS podrškom.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).Osim toga, kako bismo osigurali stalnu podršku, web stranicu prikazujemo bez stilova i JavaScripta.
Klizači koji prikazuju tri članka po slajdu.Za pomicanje kroz slajdove koristite gumbe Natrag i Sljedeće ili gumbe za upravljanje slajdovima na kraju za kretanje kroz svaki slajd.

AISI 304/304L Kapilarna spiralna cijev od nehrđajućeg čelika

Zavojnica od nehrđajućeg čelika AISI 304 višenamjenski je proizvod s izvrsnom otpornošću i prikladan je za širok raspon primjena koje zahtijevaju dobru sposobnost oblikovanja i zavarivosti.

Zalihe Sheye Metala 304 svitka u debljini od 0,3 mm do 16 mm i 2B završnoj obradi, BA završnoj obradi, No.4 završnoj obradi uvijek su dostupni.

Osim tri vrste površina, svitak od nehrđajućeg čelika 304 može se isporučiti s različitim završnim obradama površina.Nehrđajući metal stupnja 304 sadrži i Cr (obično 18%) i nikal (obično 8%) kao glavne sastojke koji nisu željezo.

Ova vrsta svitaka je tipično austenitni nehrđajući čelik, pripada standardnoj obitelji Cr-Ni nehrđajućeg čelika.

Obično se koriste za proizvode za kućanstvo i široku potrošnju, kuhinjsku opremu, unutarnje i vanjske obloge, rukohvate i okvire prozora, opremu za industriju hrane i pića, spremnike za skladištenje.

 

Specifikacija zavojnice od nehrđajućeg čelika 304
Veličina Hladno valjani: Debljina: 0,3 ~ 8,0 mm;Širina: 1000 ~ 2000 mm
Vruće valjano: Debljina: 3,0 ~ 16,0 mm;Širina: 1000 ~ 2500 mm
Tehnike Hladno valjano, toplo valjano
Površinski 2B, BA, 8K, 6K, Mirror Finished, No.1, No.2, No.3, No.4, Hair Line with PVC
Hladno valjani kotur od nehrđajućeg čelika 304 na zalihi 304 2B Zavojnica od nehrđajućeg čelika

Zavojnica od nehrđajućeg čelika 304 BA

304 No.4 Zavojnica od nehrđajućeg čelika

Vruće valjani kotur od nehrđajućeg čelika 304 na zalihi 304 No.1 Zavojnica od nehrđajućeg čelika
Uobičajene veličine lima od nehrđajućeg čelika 304 1000 mm x 2000 mm, 1200 mm x 2400 mm, 1219 mm x 2438 mm, 1220 mm x 2440 mm, 1250 mm x 2500 mm, 1500 mm x 3000 mm, 1500 mm x 6000 mm, 1524 mm x 3048 mm, 2000 mm x 60 00 mm
Zaštitna folija za 304 zavojnicu

(25 μm ~ 200 μm)

Bijela i crna PVC folija;Dostupni su i plavi PE film, prozirni PE film, druga boja ili materijal.
Standard ASTM A240, JIS G4304, G4305, GB/T 4237, GB/T 8165, BS 1449, DIN17460, DIN 17441, EN10088-2

 

Uobičajena debljina hladno valjanog 304 svitka
0,3 mm 0,4 mm 0,5 mm 0,6 mm 0,7 mm 0,8 mm 0,9 mm 1,0 mm 1,2 mm 1,5 mm
1,8 mm 2,0 mm 2,5 mm 2,8 mm 3,0 mm 4,0 mm 5,0 mm 6,0 mm

 

Uobičajena debljina vruće valjanog 304 svitka
3,0 mm 4,0 mm 5,0 mm 6,0 mm 8,0 mm 10,0 mm 12,0 mm 14,0 mm 16,0 mm

 

Kemijski sastav
Element AISI 304 / EN 1.4301
Ugljik ≤0,08
Mangan ≤2,00
Sumpor ≤0,030
Fosfor ≤0,045
Silicij ≤0,75
Krom 18,0~20,0
nikal 8,0~10,5
Dušik ≤0,10

 

Mehanička svojstva
Granica razvlačenja 0,2% pomaka (MPa) Vlačna čvrstoća (MPa) % izduženja (2” ili 50 mm) Tvrdoća (HRB)
≥205 ≥515 ≥40 ≤92

 

U ovoj studiji, dizajn torzijskih i tlačnih opruga mehanizma za preklapanje krila koji se koristi u raketi razmatra se kao optimizacijski problem.Nakon što raketa napusti lansirnu cijev, zatvorena krila moraju se otvoriti i osigurati određeno vrijeme.Cilj studije bio je maksimizirati energiju pohranjenu u oprugama kako bi se krila mogla otvoriti u najkraćem mogućem vremenu.U ovom slučaju, jednadžba energije u obje publikacije definirana je kao funkcija cilja u procesu optimizacije.Promjer žice, promjer zavojnice, broj zavojnica i parametri otklona potrebni za dizajn opruge definirani su kao optimizacijske varijable.Postoje geometrijska ograničenja varijabli zbog veličine mehanizma, kao i ograničenja faktora sigurnosti zbog opterećenja koje nose opruge.Za rješavanje ovog problema optimizacije i izvođenje dizajna opruge korišten je algoritam medonosne pčele (BA).Energetske vrijednosti dobivene s BA superiornije su od onih dobivenih iz prethodnih studija Design of Experiments (DOE).Opruge i mehanizmi projektirani pomoću parametara dobivenih optimizacijom prvi put su analizirani u programu ADAMS.Nakon toga su provedena eksperimentalna ispitivanja integracijom proizvedenih opruga u stvarne mehanizme.Kao rezultat testa, uočeno je da su se krila otvorila nakon otprilike 90 milisekundi.Ova je vrijednost znatno ispod cilja projekta od 200 ms.Osim toga, razlika između analitičkih i eksperimentalnih rezultata je samo 16 ms.
U zrakoplovima i brodskim vozilima, sklopivi mehanizmi su kritični.Ovi se sustavi koriste u modifikacijama i pretvorbama zrakoplova za poboljšanje performansi leta i kontrole.Ovisno o načinu leta, krila se različito sklapaju i rasklapaju kako bi se smanjio aerodinamički utjecaj1.Ovakvu situaciju možemo usporediti s pokretima krila nekih ptica i insekata tijekom svakodnevnog leta i ronjenja.Slično, jedrilice se sklapaju i rasklapaju u podmornicama kako bi se smanjili hidrodinamički učinci i maksimiziralo upravljanje3.Još jedna svrha ovih mehanizama je osigurati volumetrijske prednosti sustavima kao što je preklapanje propelera 4 helikoptera za skladištenje i transport.Krila rakete također se sklapaju kako bi se smanjio prostor za pohranu.Dakle, više projektila se može postaviti na manju površinu lansera 5. Komponente koje se učinkovito koriste u sklapanju i rasklapanju su obično opruge.U trenutku sklapanja u njemu se skladišti energija, a oslobađa u trenutku odvijanja.Zahvaljujući fleksibilnoj strukturi, pohranjena i oslobođena energija su izjednačene.Opruga je uglavnom dizajnirana za sustav, a ova konstrukcija predstavlja problem optimizacije6.Jer dok uključuje različite varijable kao što su promjer žice, promjer zavojnice, broj zavoja, kut zavojnice i vrsta materijala, postoje i kriteriji kao što su masa, volumen, minimalna raspodjela naprezanja ili maksimalna dostupnost energije7.
Ova studija baca svjetlo na dizajn i optimizaciju opruga za mehanizme sklopivih krila koji se koriste u raketnim sustavima.Nalazeći se unutar lansirne cijevi prije leta, krila ostaju sklopljena na površini rakete, a nakon izlaska iz lansirne cijevi se određeno vrijeme otvaraju i ostaju pritisnuta na površinu.Ovaj proces je ključan za pravilan rad rakete.U razvijenom sklopivom mehanizmu, otvaranje krila vrši se torzijskim oprugama, a zaključavanje tlačnim oprugama.Da bi se dizajnirala odgovarajuća opruga, mora se izvršiti proces optimizacije.Unutar proljetne optimizacije postoje različite primjene u literaturi.
Paredes et al.8 definirali su maksimalni faktor vijeka trajanja od zamora kao objektivnu funkciju za projektiranje spiralnih opruga i koristili kvazi-Newtonovu metodu kao metodu optimizacije.Varijable u optimizaciji identificirane su kao promjer žice, promjer svitka, broj zavoja i duljina opruge.Još jedan parametar strukture opruge je materijal od kojeg je izrađena.Stoga je to uzeto u obzir u studijama dizajna i optimizacije.Zebdi i sur.9 postavili su ciljeve maksimalne krutosti i minimalne težine u funkciji cilja u svojoj studiji, gdje je faktor težine bio značajan.U ovom slučaju definirali su materijal opruge i geometrijska svojstva kao varijable.Oni koriste genetski algoritam kao metodu optimizacije.U automobilskoj industriji težina materijala je korisna na mnoge načine, od performansi vozila do potrošnje goriva.Minimizacija težine uz optimizaciju zavojnih opruga za ovjes dobro je poznata studija10.Bahshesh i Bahshesh11 identificirali su materijale poput E-stakla, karbona i kevlara kao varijable u svom radu u okruženju ANSYS s ciljem postizanja minimalne težine i maksimalne vlačne čvrstoće u različitim kompozitnim dizajnima ovjesnih opruga.Proces proizvodnje ključan je u razvoju kompozitnih opruga.Stoga, različite varijable dolaze u igru ​​u problemu optimizacije, kao što je metoda proizvodnje, koraci poduzeti u procesu i redoslijed tih koraka12,13.Pri projektiranju opruga za dinamičke sustave moraju se uzeti u obzir vlastite frekvencije sustava.Preporuča se da prva prirodna frekvencija opruge bude barem 5-10 puta veća od prirodne frekvencije sustava kako bi se izbjegla rezonancija14.Taktak i sur.7 odlučio minimizirati masu opruge i maksimizirati prvu vlastitu frekvenciju kao objektivne funkcije u dizajnu zavojne opruge.Koristili su metode pretraživanja uzorka, unutarnje točke, aktivnog skupa i genetskog algoritma u alatu za optimizaciju Matlab.Analitičko istraživanje dio je proljetnog istraživanja dizajna, a Metoda konačnih elemenata popularna je u ovom području15.Patil i dr.16 razvili su optimizacijsku metodu za smanjenje težine tlačne spiralne opruge korištenjem analitičkog postupka i testirali analitičke jednadžbe korištenjem metode konačnih elemenata.Drugi kriterij za povećanje korisnosti opruge je povećanje energije koju ona može pohraniti.Ovo kućište također osigurava da opruga zadrži svoju korisnost kroz dugo vremensko razdoblje.Rahul i Rameshkumar17 Nastoje smanjiti volumen opruge i povećati energiju naprezanja u dizajnu spiralnih opruga automobila.Također su koristili genetske algoritme u istraživanju optimizacije.
Kao što se može vidjeti, parametri u studiji optimizacije razlikuju se od sustava do sustava.Općenito, parametri krutosti i posmičnog naprezanja važni su u sustavu u kojem je opterećenje koje nosi odlučujući faktor.Odabir materijala uključen je u sustav ograničenja težine s ova dva parametra.S druge strane, vlastite frekvencije se provjeravaju kako bi se izbjegle rezonancije u visokodinamičkim sustavima.U sustavima gdje je korisnost bitna, energija je maksimizirana.U studijama optimizacije, iako se FEM koristi za analitičke studije, može se vidjeti da se metaheuristički algoritmi kao što su genetski algoritam14,18 i algoritam sivog vuka19 koriste zajedno s klasičnom Newtonovom metodom unutar raspona određenih parametara.Razvijeni su metaeuristički algoritmi koji se temelje na prirodnim metodama prilagodbe koji se približavaju optimalnom stanju u kratkom vremenskom razdoblju, posebice pod utjecajem populacije20,21.Nasumičnim rasporedom stanovništva u području traženja izbjegavaju lokalne optimume i kreću se prema globalnim optimumima22.Stoga se posljednjih godina često koristio u kontekstu stvarnih industrijskih problema23,24.
Kritični slučaj za sklopivi mehanizam razvijen u ovoj studiji je da se krila, koja su bila u zatvorenom položaju prije leta, otvore određeno vrijeme nakon što napuste cijev.Nakon toga, element za zaključavanje blokira krilo.Dakle, opruge ne utječu izravno na dinamiku leta.U ovom slučaju, cilj optimizacije bio je maksimizirati pohranjenu energiju kako bi se ubrzalo kretanje opruge.Kao parametri optimizacije definirani su promjer valjka, promjer žice, broj valjaka i ugib.Zbog male veličine opruge, težina se nije smatrala ciljem.Stoga je vrsta materijala definirana kao fiksna.Granica sigurnosti za mehaničke deformacije određena je kao kritično ograničenje.Osim toga, promjenjiva ograničenja veličine uključena su u opseg mehanizma.Kao metoda optimizacije odabrana je BA metaheuristička metoda.BA je bio omiljen zbog svoje fleksibilne i jednostavne strukture, te zbog svog napretka u istraživanju mehaničke optimizacije25.U drugom dijelu rada detaljni matematički izrazi uključeni su u okvire osnovne izvedbe i konstrukcije opruge sklopivog mehanizma.Treći dio sadrži optimizacijski algoritam i rezultate optimizacije.Poglavlje 4 provodi analizu u programu ADAMS.Prije proizvodnje analizira se prikladnost opruga.Posljednji odjeljak sadrži eksperimentalne rezultate i testne slike.Rezultati dobiveni u istraživanju također su uspoređeni s prethodnim radom autora korištenjem DOE pristupa.
Krila razvijena u ovoj studiji trebala bi se saviti prema površini rakete.Krila se okreću iz sklopljenog u rasklopljeni položaj.Za to je razvijen poseban mehanizam.Na sl.Slika 1 prikazuje presavijenu i rasklopljenu konfiguraciju5 u koordinatnom sustavu rakete.
Na sl.Slika 2 prikazuje presjek mehanizma.Mehanizam se sastoji od nekoliko mehaničkih dijelova: (1) glavno tijelo, (2) krilna osovina, (3) ležaj, (4) tijelo brave, (5) čahura brave, (6) graničnik, (7) torzijska opruga i ( 8 ) tlačne opruge.Krilna osovina (2) je preko zaporne čahure (4) spojena na torzijsku oprugu (7).Sva tri dijela se okreću istovremeno nakon polijetanja rakete.Ovim rotacijskim kretanjem krila se okreću u svoj konačni položaj.Nakon toga se klin (6) aktivira tlačnom oprugom (8) i time blokira cijeli mehanizam zapornog tijela (4)5.
Modul elastičnosti (E) i modul smicanja (G) ključni su konstrukcijski parametri opruge.U ovom istraživanju kao opružni materijal odabrana je visokougljična čelična žica za opruge (glazbena žica ASTM A228).Ostali parametri su promjer žice (d), prosječni promjer zavojnice (Dm), broj zavojnica (N) i progib opruge (xd za tlačne opruge i θ za torzijske opruge)26.Pohranjena energija za kompresijske opruge \({(SE}_{x})\) i torzijske (\({SE}_{\theta}\)) opruge može se izračunati iz jednadžbe.(1) i (2) 26.(Vrijednost modula smicanja (G) za kompresijsku oprugu je 83,7E9 Pa, a vrijednost modula elastičnosti (E) za torzijsku oprugu je 203,4E9 Pa.)
Mehaničke dimenzije sustava izravno određuju geometrijska ograničenja opruge.Osim toga, treba uzeti u obzir i uvjete u kojima će se raketa nalaziti.Ovi faktori određuju granice parametara opruge.Drugo važno ograničenje je faktor sigurnosti.Definiciju faktora sigurnosti detaljno su opisali Shigley et al.26.Faktor sigurnosti tlačne opruge (SFC) definiran je kao maksimalno dopušteno naprezanje podijeljeno s naprezanjem kroz kontinuiranu duljinu.SFC se može izračunati pomoću jednadžbi.(3), (4), (5) i (6)26.(Za opružni materijal korišten u ovoj studiji, \({S}_{sy}=980 MPa\)).F predstavlja silu u jednadžbi, a KB predstavlja Bergstrasserov faktor od 26.
Faktor torzijske sigurnosti opruge (SFT) definiran je kao M podijeljeno s k.SFT se može izračunati iz jednadžbe.(7), (8), (9) i (10)26.(Za materijal korišten u ovoj studiji, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).U jednadžbi se M koristi za zakretni moment, \({k}^{^{\prime}}\) za konstantu opruge (zakretni moment/rotacija), a Ki se koristi za faktor korekcije naprezanja.
Glavni cilj optimizacije u ovoj studiji je maksimiziranje energije opruge.Funkcija cilja je formulirana da pronađe \(\overrightarrow{\{X\}}\) koja maksimizira \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) i \({f}_{2}(X)\) su energetske funkcije kompresijske odnosno torzijske opruge.Izračunate varijable i funkcije korištene za optimizaciju prikazane su u sljedećim jednadžbama.
Različita ograničenja postavljena na dizajn opruge dana su u sljedećim jednadžbama.Jednadžbe (15) i (16) predstavljaju faktore sigurnosti za tlačne, odnosno torzijske opruge.U ovoj studiji SFC mora biti veći ili jednak 1,2, a SFT mora biti veći ili jednak θ26.
BA je inspiriran pčelinjim strategijama traženja peludi27.Pčele traže tako što šalju više sakupljača na plodna polja s peludom, a manje na manje plodna polja s peludom.Time se postiže najveća učinkovitost pčelinje populacije.S druge strane, pčele izviđačice nastavljaju tražiti nova područja peludi, a ako ima više produktivnih područja nego prije, mnoge će se sakupljačice usmjeriti na to novo područje28.BA se sastoji od dva dijela: lokalno pretraživanje i globalno pretraživanje.Lokalno pretraživanje traži više zajednica blizu minimuma (elitne stranice), poput pčela, a manje na drugim stranicama (optimalne ili istaknute stranice).U dijelu globalnog pretraživanja vrši se proizvoljno pretraživanje, a ako se pronađu dobre vrijednosti, stanice se u sljedećoj iteraciji premještaju u dio lokalnog pretraživanja.Algoritam sadrži neke parametre: broj pčela izviđača (n), broj lokalnih tražilica (m), broj elitnih mjesta (e), broj sakupljača na elitnim mjestima (nep), broj sakupljača u optimalna područja.Mjesto (nsp), veličina susjedstva (ngh) i broj ponavljanja (I)29.BA pseudokod je prikazan na slici 3.
Algoritam pokušava raditi između \({g}_{1}(X)\) i \({g}_{2}(X)\).Kao rezultat svake iteracije određuju se optimalne vrijednosti i populacija se okuplja oko tih vrijednosti u pokušaju da se dobiju najbolje vrijednosti.Ograničenja se provjeravaju u odjeljcima lokalnog i globalnog pretraživanja.U lokalnom pretraživanju, ako su ti čimbenici prikladni, izračunava se energetska vrijednost.Ako je nova vrijednost energije veća od optimalne vrijednosti, dodijelite novu vrijednost optimalnoj vrijednosti.Ako je najbolja vrijednost pronađena u rezultatu pretraživanja veća od trenutnog elementa, novi element bit će uključen u zbirku.Blok dijagram lokalnog pretraživanja prikazan je na slici 4.
Broj stanovnika je jedan od ključnih parametara u BA.Iz prethodnih studija može se vidjeti da proširenje populacije smanjuje broj potrebnih ponavljanja i povećava vjerojatnost uspjeha.Međutim, povećava se i broj funkcionalnih procjena.Prisutnost velikog broja elitnih mjesta ne utječe značajno na performanse.Broj elitnih mjesta može biti nizak ako nije nula30.Veličina populacije pčela izviđača (n) obično se bira između 30 i 100. U ovoj studiji, 30 i 50 scenarija su pokrenuti kako bi se odredio odgovarajući broj (Tablica 2).Ostali parametri određuju se ovisno o populaciji.Broj odabranih mjesta (m) je (približno) 25% veličine populacije, a broj elitnih mjesta (e) među odabranim mjestima je 25% od m.Broj hranidbenih pčela (broj pretraga) odabran je tako da bude 100 za elitne parcele i 30 za ostale lokalne parcele.Pretraživanje susjedstva osnovni je koncept svih evolucijskih algoritama.U ovom istraživanju korištena je metoda suženih susjeda.Ova metoda smanjuje veličinu susjedstva određenom brzinom tijekom svake iteracije.U budućim iteracijama, manje vrijednosti susjedstva30 mogu se koristiti za točnije pretraživanje.
Za svaki scenarij provedeno je deset uzastopnih testova kako bi se provjerila ponovljivost optimizacijskog algoritma.Na sl.5 prikazuje rezultate optimizacije torzijske opruge za shemu 1, a na sl.6 – za shemu 2. Podaci o ispitivanju također su dani u tablicama 3 i 4 (tablica koja sadrži rezultate dobivene za tlačnu oprugu nalazi se u Dodatnim informacijama S1).Populacija pčela intenzivira potragu za dobrim vrijednostima u prvoj iteraciji.U scenariju 1 rezultati nekih testova bili su ispod maksimuma.U scenariju 2 može se vidjeti da se svi rezultati optimizacije približavaju maksimumu zbog povećanja broja stanovnika i drugih relevantnih parametara.Može se vidjeti da su vrijednosti u scenariju 2 dovoljne za algoritam.
Prilikom dobivanja maksimalne vrijednosti energije u iteracijama, faktor sigurnosti također je dat kao ograničenje za studiju.Vidi tablicu za faktor sigurnosti.Vrijednosti energije dobivene korištenjem BA uspoređuju se s onima dobivenim korištenjem metode 5 DOE u tablici 5. (Radi lakše proizvodnje, broj zavoja (N) torzijske opruge je 4,9 umjesto 4,88, a otklon (xd ) iznosi 8 mm umjesto 7,99 mm u tlačnoj opruzi.) Može se vidjeti da je BA bolji Rezultat.BA procjenjuje sve vrijednosti putem lokalnih i globalnih pretraživanja.Na taj način može brže isprobati više alternativa.
U ovoj studiji, Adams je korišten za analizu kretanja mehanizma krila.Adams prvo dobiva 3D model mehanizma.Zatim definirajte oprugu s parametrima odabranim u prethodnom odjeljku.Osim toga, za stvarnu analizu potrebno je definirati još neke parametre.To su fizikalni parametri kao što su veze, svojstva materijala, kontakt, trenje i gravitacija.Između osovine oštrice i ležaja nalazi se okretni spoj.Ima 5-6 cilindričnih zglobova.Postoji 5-1 fiksni zglob.Glavno tijelo je izrađeno od aluminijskog materijala i fiksno.Materijal ostalih dijelova je čelik.Odaberite koeficijent trenja, kontaktnu krutost i dubinu prodiranja tarne površine ovisno o vrsti materijala.(nehrđajući čelik AISI 304) U ovom istraživanju kritični parametar je vrijeme otvaranja krilnog mehanizma koje mora biti manje od 200 ms.Stoga tijekom analize pripazite na vrijeme otvaranja krila.
Kao rezultat Adamsove analize, vrijeme otvaranja krilnog mehanizma je 74 milisekunde.Rezultati dinamičke simulacije od 1 do 4 prikazani su na slici 7. Prva slika na slici.5 je vrijeme početka simulacije, a krila su u poziciji čekanja za sklapanje.(2) Prikazuje položaj krila nakon 40 ms kada se krilo zarotira za 43 stupnja.(3) prikazuje položaj krila nakon 71 milisekunde.Također na zadnjoj slici (4) prikazan je kraj zaokreta krila i otvorena pozicija.Kao rezultat dinamičke analize uočeno je da je mehanizam za otvaranje krila znatno kraći od ciljane vrijednosti od 200 ms.Osim toga, prilikom dimenzioniranja opruga, sigurnosne granice su odabrane među najvišim vrijednostima preporučenim u literaturi.
Nakon završetka svih studija dizajna, optimizacije i simulacije, proizveden je i integriran prototip mehanizma.Prototip je potom testiran kako bi se potvrdili rezultati simulacije.Prvo pričvrstite glavnu školjku i preklopite krila.Zatim su krila otpuštena iz sklopljenog položaja i snimljen je video rotacije krila iz sklopljenog položaja u rašireni položaj.Tajmer je također korišten za analizu vremena tijekom snimanja videa.
Na sl.8 prikazuje video okvire označene brojevima 1-4.Okvir broj 1 na slici prikazuje trenutak otpuštanja sklopljenih krila.Taj se trenutak smatra početnim trenutkom vremena t0.Kadrovi 2 i 3 prikazuju položaje krila 40 ms i 70 ms nakon početnog trenutka.Pri analizi okvira 3 i 4 vidljivo je da se kretanje krila stabilizira 90 ms nakon t0, a otvaranje krila je završeno između 70 i 90 ms.Ova situacija znači da i simulacija i testiranje prototipa daju približno isto vrijeme postavljanja krila, a dizajn zadovoljava zahtjeve izvedbe mehanizma.
U ovom članku, torzijske i kompresijske opruge koje se koriste u mehanizmu za sklapanje krila optimizirane su pomoću BA.Parametri se mogu brzo postići s nekoliko ponavljanja.Torzijska opruga je ocijenjena na 1075 mJ, a tlačna opruga je ocijenjena na 37,24 mJ.Ove vrijednosti su 40-50% bolje od prethodnih studija DOE.Opruga je integrirana u mehanizam i analizirana u programu ADAMS.Kada su analizirani, otkriveno je da su se krila otvorila unutar 74 milisekunde.Ova je vrijednost znatno ispod cilja projekta od 200 milisekundi.U kasnijoj eksperimentalnoj studiji izmjereno je da je vrijeme uključivanja oko 90 ms.Ova razlika od 16 milisekundi između analiza može biti posljedica okolišnih čimbenika koji nisu modelirani u softveru.Vjeruje se da se optimizacijski algoritam dobiven kao rezultat studije može koristiti za različite dizajne opruga.
Materijal opruge je unaprijed definiran i nije korišten kao varijabla u optimizaciji.Budući da se mnoge različite vrste opruga koriste u zrakoplovima i raketama, BA će se primijeniti za projektiranje drugih vrsta opruga korištenjem različitih materijala kako bi se postigao optimalan dizajn opruga u budućim istraživanjima.
Izjavljujemo da je ovaj rukopis originalan, da nije prethodno objavljen i da se trenutačno ne razmatra za objavljivanje na drugom mjestu.
Svi podaci generirani ili analizirani u ovoj studiji uključeni su u ovaj objavljeni članak [i datoteku s dodatnim informacijama].
Min, Z., Kin, VK i Richard, LJ Zrakoplov Modernizacija koncepta aeroprofila kroz radikalne geometrijske promjene.IES J. Dio A Civilizacija.spoj.projekt.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. i Bhushan, B. Pregled stražnjeg krila kornjaša: struktura, mehanička svojstva, mehanizmi i biološka inspiracija.J. Mecha.Ponašanje.Biomedicinska znanost.alma mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. i Zhang, F. Dizajn i analiza sklopivog pogonskog mehanizma za hibridnu podvodnu jedrilicu.Oceansko inženjerstvo 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS i Prithvi, K. Dizajn i analiza sklopivog mehanizma helikopterskog horizontalnog stabilizatora.interni J. Ing.spremnik.tehnologije.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. i Sahin, M. Optimizacija mehaničkih parametara dizajna sklopivog raketnog krila korištenjem pristupa eksperimentalnog dizajna.unutarnji J. Model.optimizacija.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Metoda dizajna, studija performansi i proizvodni proces kompozitnih spiralnih opruga: pregled.sastaviti.spoj.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. i Khaddar M. Optimizacija dinamičkog dizajna zavojnih opruga.Prijavite se za zvuk.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M. i Mascle, K. Postupak za optimizaciju dizajna vlačnih opruga.Računalo.primjena metode.krzno.projekt.191 (8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. i Trochu F. Optimalni dizajn kompozitnih spiralnih opruga korištenjem optimizacije s više ciljeva.J. Reinf.plastični.sastaviti.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB i Desale, DD Optimizacija zavojnih opruga prednjeg ovjesa tricikla.postupak.proizvođač.20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. i Bahshesh M. Optimizacija čeličnih spiralnih opruga s kompozitnim oprugama.unutarnje J. Multidisciplinarni.znanost.projekt.3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. i sur.Saznajte više o višestrukim parametrima koji utječu na statičku i dinamičku izvedbu kompozitnih spiralnih opruga.J. Tržnica.spremnik.20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analiza i optimizacija kompozitnih spiralnih opruga, doktorska disertacija, Državno sveučilište Sacramento (2020.).
Gu, Z., Hou, X. i Ye, J. Metode za projektiranje i analizu nelinearnih spiralnih opruga korištenjem kombinacije metoda: analiza konačnih elemenata, ograničeno uzorkovanje latinskom hiperkockom i genetsko programiranje.postupak.Zavod za krzno.projekt.CJ Mecha.projekt.znanost.235 (22), 5917-5930 (2021).
Wu, L. i sur.Višestruke spiralne opruge s podesivom brzinom opruge od ugljičnih vlakana: studija dizajna i mehanizma.J. Tržnica.spremnik.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS i Jagtap ST Optimizacija težine tlačnih spiralnih opruga.unutarnje J. Innov.spremnik.Multidisciplinarni.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS i Rameshkumar, K. Višenamjenska optimizacija i numerička simulacija zavojnih opruga za automobilsku primjenu.alma mater.proces danas.46, 4847-4853 (2021).
Bai, JB i sur.Definiranje najbolje prakse – optimalni dizajn kompozitnih spiralnih struktura korištenjem genetskih algoritama.sastaviti.spoj.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. i Gokche, H. Korištenje metode optimizacije 灰狼 temeljene na optimizaciji minimalnog volumena dizajna kompresijske opruge, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. i Sait, SM Metaeuristika koja koristi višestruke agente za optimizaciju rušenja.interni J. Veh.dec.80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR i Erdash, MU Novi hibridni optimizacijski algoritam grupe Taguchi-salpa za pouzdan dizajn stvarnih inženjerskih problema.alma mater.test.63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR i Sait SM Pouzdan dizajn mehanizama robotske hvataljke pomoću novog algoritma za optimizaciju hibridnog skakavca.stručnjak.sustav.38(3), e12666 (2021).

 


Vrijeme objave: 21. ožujka 2023