Componentă chimică a tubului spiralat din oțel inoxidabil AISI 304/304L, optimizarea parametrilor arcului aripii pliabile folosind algoritmul Honeybee

Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com.Utilizați o versiune de browser cu suport limitat pentru CSS.Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).În plus, pentru a asigura suport continuu, arătăm site-ul fără stiluri și JavaScript.
Glisoare care arată trei articole pe diapozitiv.Utilizați butoanele înapoi și următorul pentru a vă deplasa prin diapozitive sau butoanele controlerului de diapozitive de la sfârșit pentru a vă deplasa prin fiecare diapozitiv.

Tuburi spiralate capilare din oțel inoxidabil AISI 304/304L

Bobina din oțel inoxidabil AISI 304 este un produs universal cu rezistență excelentă și este potrivită pentru o mare varietate de aplicații care necesită o bună formabilitate și sudabilitate.

Sheye Metal deține 304 bobine cu grosime de 0,3 mm până la 16 mm și finisaj 2B, finisaj BA, finisaj nr.4 sunt întotdeauna disponibile.

Pe lângă cele trei tipuri de suprafețe, bobina din oțel inoxidabil 304 poate fi livrată cu o varietate de finisaje de suprafață.Inoxidabilul de gradul 304 conține atât Cr (de obicei 18%), cât și nichel (de obicei 8%), ca constituenți principali care nu sunt fier.

Acest tip de bobine este un oțel inoxidabil tipic austenitic, aparține familiei standard de oțel inoxidabil Cr-Ni.

Ele sunt utilizate de obicei pentru bunuri de uz casnic și de larg consum, echipamente de bucătărie, placare interioară și exterioară, balustrade și rame de ferestre, echipamente pentru industria alimentară și a băuturilor, rezervoare de depozitare.

 

Specificația bobinei din oțel inoxidabil 304
mărimea Laminat la rece: grosime: 0,3 ~ 8,0 mm;Latime: 1000 ~ 2000 mm
Laminat la cald: Grosime: 3,0 ~ 16,0 mm;Latime: 1000 ~ 2500 mm
Tehnici Laminat la rece, laminat la cald
Suprafaţă 2B, BA, 8K, 6K, finisat în oglindă, nr.1, nr.2, nr.3, nr.4, linie de păr cu PVC
Bobina din oțel inoxidabil 304 laminată la rece în stoc Bobina din oțel inoxidabil 304 2B

Bobina din oțel inoxidabil 304 BA

Bobina din oțel inoxidabil 304 nr

Bobina din oțel inoxidabil 304 laminată la cald în stoc Bobina din oțel inoxidabil 304 nr.1
Dimensiuni comune ale tablei de oțel inoxidabil 304 1000mm x 2000mm, 1200mm x 2400mm, 1219mm x 2438mm, 1220mm x 2440mm, 1250mm x 2500mm, 1500mm x 3000mm, 1500mm x 6000mm x 6000mm, 1500mm x 6000mm x 6000mm, 6000mm x 2500mm 00mm
Folie de protecție pentru bobina 304

(25μm ~ 200μm)

Film PVC alb și negru;Film PE albastru, film PE transparent, alte culori sau materiale sunt, de asemenea, disponibile.
Standard ASTM A240, JIS G4304, G4305, GB/T 4237, GB/T 8165, BS 1449, DIN17460, DIN 17441, EN10088-2

 

Grosimea comună a bobinei 304 laminate la rece
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

 

Grosimea comună a bobinei 304 laminate la cald
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

 

Compoziție chimică
Element AISI 304 / EN 1.4301
Carbon ≤0,08
Mangan ≤2,00
Sulf ≤0,030
Fosfor ≤0,045
Siliciu ≤0,75
Crom 18,0~20,0
Nichel 8,0~10,5
Azot ≤0,10

 

Proprietăți mecanice
Limita de curgere 0,2% compensare (MPa) Rezistența la tensiune (MPa) % alungire (2” sau 50 mm) Duritate (HRB)
≥205 ≥515 ≥40 ≤92

 

În acest studiu, proiectarea arcurilor de torsiune și compresie ale mecanismului de pliere a aripii utilizat în rachetă este considerată o problemă de optimizare.După ce racheta părăsește tubul de lansare, aripile închise trebuie deschise și asigurate pentru o anumită perioadă de timp.Scopul studiului a fost de a maximiza energia stocată în izvoare, astfel încât aripile să se poată desfășura în cel mai scurt timp posibil.În acest caz, ecuația energiei din ambele publicații a fost definită ca funcție obiectiv în procesul de optimizare.Diametrul firului, diametrul bobinei, numărul de bobine și parametrii de deformare necesari pentru proiectarea arcului au fost definiți ca variabile de optimizare.Există limite geometrice ale variabilelor datorită mărimii mecanismului, precum și limite ale factorului de siguranță datorită sarcinii suportate de arcuri.Algoritmul de albine (BA) a fost folosit pentru a rezolva această problemă de optimizare și pentru a realiza proiectarea arcului.Valorile energetice obținute cu BA sunt superioare celor obținute din studiile anterioare de Design of Experiments (DOE).Arcurile și mecanismele proiectate folosind parametrii obținuți din optimizare au fost analizate mai întâi în programul ADAMS.După aceea, au fost efectuate teste experimentale prin integrarea arcurilor fabricate în mecanisme reale.În urma testului, s-a observat că aripile s-au deschis după aproximativ 90 de milisecunde.Această valoare este cu mult sub ținta proiectului de 200 ms.În plus, diferența dintre rezultatele analitice și cele experimentale este de doar 16 ms.
În avioane și vehicule marine, mecanismele de pliere sunt critice.Aceste sisteme sunt utilizate în modificările și conversiile aeronavelor pentru a îmbunătăți performanța și controlul zborului.În funcție de modul de zbor, aripile se pliază și se desfac diferit pentru a reduce impactul aerodinamic1.Această situație poate fi comparată cu mișcările aripilor unor păsări și insecte în timpul zborului zilnic și al scufundărilor.În mod similar, planoarele se pliază și se desfășoară în submersibile pentru a reduce efectele hidrodinamice și a maximiza manevrabilitatea3.Un alt scop al acestor mecanisme este de a oferi avantaje volumetrice sistemelor cum ar fi plierea unei elice de elicopter 4 pentru depozitare şi transport.Aripile rachetei se pliază, de asemenea, pentru a reduce spațiul de depozitare.Astfel, mai multe rachete pot fi plasate pe o zonă mai mică a lansatorului 5. Componentele care sunt utilizate eficient în pliere și desfășurare sunt de obicei arcuri.În momentul plierii, energia este stocată în el și eliberată în momentul desfășurării.Datorită structurii sale flexibile, energia stocată și eliberată sunt egalizate.Arcul este proiectat în principal pentru sistem, iar acest design prezintă o problemă de optimizare6.Pentru că deși include variabile variabile precum diametrul firului, diametrul bobinei, numărul de spire, unghiul spiralei și tipul de material, există și criterii precum masa, volumul, distribuția minimă a tensiunii sau disponibilitatea maximă a energiei7.
Acest studiu pune în lumină proiectarea și optimizarea arcurilor pentru mecanismele de pliere a aripilor utilizate în sistemele de rachete.Fiind in interiorul tubului de lansare inainte de zbor, aripile raman pliate pe suprafata rachetei, iar dupa iesirea din tubul de lansare se desfac un anumit timp si raman presate la suprafata.Acest proces este esențial pentru buna funcționare a rachetei.În mecanismul de pliere dezvoltat, deschiderea aripilor este efectuată de arcuri de torsiune, iar blocarea este realizată de arcuri de compresie.Pentru a proiecta un arc adecvat, trebuie efectuat un proces de optimizare.În cadrul optimizării de primăvară, există diverse aplicații în literatură.
Paredes et al.8 au definit factorul maxim de viață la oboseală ca funcție obiectivă pentru proiectarea arcurilor elicoidale și au folosit metoda cvasi-newtoniană ca metodă de optimizare.Variabilele de optimizare au fost identificate ca diametrul firului, diametrul bobinei, numărul de spire și lungimea arcului.Un alt parametru al structurii arcului este materialul din care este realizat.Prin urmare, acest lucru a fost luat în considerare în studiile de proiectare și optimizare.Zebdi şi colab.9 au stabilit obiective de rigiditate maximă și greutate minimă în funcția obiectiv în studiul lor, unde factorul de greutate a fost semnificativ.În acest caz, au definit materialul arcului și proprietățile geometrice ca variabile.Ei folosesc un algoritm genetic ca metodă de optimizare.În industria auto, greutatea materialelor este utilă în multe feluri, de la performanța vehiculului până la consumul de combustibil.Minimizarea greutății în timp ce optimizarea arcurilor elicoidale pentru suspensie este un studiu binecunoscut10.Bahshesh și Bahshesh11 au identificat materiale precum sticlă E, carbon și Kevlar ca variabile în activitatea lor în mediul ANSYS, cu scopul de a obține o greutate minimă și o rezistență maximă la tracțiune în diferite modele compozite cu arc de suspensie.Procesul de fabricație este critic în dezvoltarea arcurilor compozite.Astfel, într-o problemă de optimizare intră în joc diverse variabile, cum ar fi metoda de producție, pașii parcurși în proces și succesiunea acelor pași12,13.La proiectarea arcurilor pentru sisteme dinamice, trebuie luate în considerare frecvențele naturale ale sistemului.Se recomandă ca prima frecvență naturală a izvorului să fie de cel puțin 5-10 ori frecvența naturală a sistemului pentru a evita rezonanța14.Taktak şi colab.7 a decis să minimizeze masa arcului și să maximizeze prima frecvență naturală ca funcții obiective în proiectarea arcului elicoidal.Ei au folosit metode de căutare a modelelor, punct interior, set activ și algoritm genetic în instrumentul de optimizare Matlab.Cercetarea analitică face parte din cercetarea de proiectare a primăverii, iar Metoda Elementelor Finite este populară în acest domeniu15.Patil et al.16 au dezvoltat o metodă de optimizare pentru reducerea greutății unui arc elicoidal de compresie folosind o procedură analitică și au testat ecuațiile analitice folosind metoda elementelor finite.Un alt criteriu de creștere a utilității unui arc este creșterea energiei pe care o poate stoca.Această carcasă asigură, de asemenea, că arcul își păstrează utilitatea pentru o perioadă lungă de timp.Rahul și Rameshkumar17 caută să reducă volumul arcului și să crească energia de deformare în modelele de arc elicoidal pentru mașini.Ei au folosit, de asemenea, algoritmi genetici în cercetarea de optimizare.
După cum se poate observa, parametrii din studiul de optimizare variază de la sistem la sistem.În general, parametrii de rigiditate și efort de forfecare sunt importanți într-un sistem în care sarcina pe care o suportă este factorul determinant.Selectarea materialului este inclusă în sistemul de limitare a greutății cu acești doi parametri.Pe de altă parte, frecvențele naturale sunt verificate pentru a evita rezonanțe în sistemele foarte dinamice.În sistemele în care utilitatea contează, energia este maximizată.În studiile de optimizare, deși FEM este utilizat pentru studii analitice, se poate observa că algoritmi metaeuristici precum algoritmul genetic14,18 și algoritmul lupului gri19 sunt utilizați împreună cu metoda clasică Newton într-un interval de anumiți parametri.Algoritmii metaeuristici au fost dezvoltați pe baza unor metode naturale de adaptare care se apropie de starea optimă într-o perioadă scurtă de timp, mai ales sub influența populației20,21.Cu o distribuție aleatorie a populației în zona de căutare, ei evită optimele locale și se îndreaptă către optime globale22.Astfel, în ultimii ani a fost adesea folosit în contextul unor probleme industriale reale23,24.
Cazul critic pentru mecanismul de pliere dezvoltat în acest studiu este că aripile, care erau în poziția închisă înainte de zbor, se deschid un anumit timp după părăsirea tubului.După aceea, elementul de blocare blochează aripa.Prin urmare, arcurile nu afectează direct dinamica zborului.În acest caz, scopul optimizării a fost de a maximiza energia stocată pentru a accelera mișcarea arcului.Diametrul rolei, diametrul firului, numărul de role și deformarea au fost definiți ca parametri de optimizare.Datorită dimensiunii reduse a arcului, greutatea nu a fost considerată un scop.Prin urmare, tipul de material este definit ca fix.Marja de siguranță pentru deformațiile mecanice este determinată ca o limitare critică.În plus, în domeniul de aplicare al mecanismului sunt implicate constrângeri de dimensiune variabilă.Ca metodă de optimizare a fost aleasă metoda metaeuristică BA.BA a fost favorizată pentru structura sa flexibilă și simplă și pentru progresele sale în cercetarea optimizării mecanice25.În a doua parte a studiului, expresii matematice detaliate sunt incluse în cadrul designului de bază și al designului arcului mecanismului de pliere.A treia parte conține algoritmul de optimizare și rezultatele optimizării.Capitolul 4 realizează analize în programul ADAMS.Adecvarea arcurilor este analizată înainte de producție.Ultima secțiune conține rezultate experimentale și imagini de testare.Rezultatele obținute în studiu au fost, de asemenea, comparate cu lucrările anterioare ale autorilor folosind abordarea DOE.
Aripile dezvoltate în acest studiu ar trebui să se plieze spre suprafața rachetei.Aripile se rotesc de la poziția pliată la cea deschisă.Pentru aceasta, a fost dezvoltat un mecanism special.Pe fig.1 prezintă configurația pliată și desfăcută5 în sistemul de coordonate al rachetei.
Pe fig.2 prezintă o vedere în secţiune a mecanismului.Mecanismul constă din mai multe părți mecanice: (1) corp principal, (2) arbore de aripă, (3) rulment, (4) corp de blocare, (5) bucșă de blocare, (6) știft de oprire, (7) arc de torsiune și ( 8) arcuri de compresie.Arborele aripii (2) este conectat la arcul de torsiune (7) prin manșonul de blocare (4).Toate cele trei părți se rotesc simultan după ce racheta decolează.Cu această mișcare de rotație, aripile se întorc în poziția lor finală.După aceea, știftul (6) este acționat de arcul de compresie (8), blocând astfel întregul mecanism al corpului de blocare (4)5.
Modulul de elasticitate (E) și modulul de forfecare (G) sunt parametrii cheie de proiectare ai arcului.În acest studiu, sârmă de oțel cu arc cu conținut ridicat de carbon (Music wire ASTM A228) a fost aleasă ca material pentru arc.Alți parametri sunt diametrul firului (d), diametrul mediu al bobinei (Dm), numărul de bobine (N) și deformarea arcului (xd pentru arcurile de compresie și θ pentru arcurile de torsiune)26.Energia stocată pentru arcurile de compresie \({(SE}_{x})\) și de torsiune (\({SE}_{\theta}\)) poate fi calculată din ecuație.(1) și (2)26.(Valoarea modulului de forfecare (G) pentru arcul de compresie este de 83,7E9 Pa, iar valoarea modulului de elasticitate (E) pentru arcul de torsiune este de 203,4E9 Pa.)
Dimensiunile mecanice ale sistemului determină direct constrângerile geometrice ale arcului.În plus, trebuie avute în vedere și condițiile în care va fi amplasată racheta.Acești factori determină limitele parametrilor arcului.O altă limitare importantă este factorul de siguranță.Definiția unui factor de siguranță este descrisă în detaliu de Shigley și colab.26.Factorul de siguranță al arcului de compresie (SFC) este definit ca efortul maxim admisibil împărțit la solicitarea pe lungimea continuă.SFC poate fi calculat folosind ecuații.(3), (4), (5) și (6)26.(Pentru materialul de arc folosit în acest studiu, \({S}_{sy}=980 MPa\)).F reprezintă forța din ecuație și KB reprezintă factorul Bergstrasser de 26.
Factorul de siguranță la torsiune al unui arc (SFT) este definit ca M împărțit la k.SFT poate fi calculat din ecuație.(7), (8), (9) și (10)26.(Pentru materialul utilizat în acest studiu, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).În ecuație, M este folosit pentru cuplu, \({k}^{^{\prime}}\) este folosit pentru constanta arcului (cuplu/rotație), iar Ki este folosit pentru factorul de corecție a tensiunii.
Scopul principal de optimizare în acest studiu este maximizarea energiei izvorului.Funcția obiectiv este formulată pentru a găsi \(\overrightarrow{\{X\}}\) care maximizează \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) și \({f}_{2}(X)\) sunt funcțiile energetice ale arcului de compresie și, respectiv, de torsiune.Variabilele calculate și funcțiile utilizate pentru optimizare sunt prezentate în ecuațiile următoare.
Diferitele constrângeri impuse proiectării arcului sunt date în ecuațiile următoare.Ecuațiile (15) și (16) reprezintă factorii de siguranță pentru arcurile de compresie și, respectiv, de torsiune.În acest studiu, SFC trebuie să fie mai mare sau egal cu 1,2 și SFT trebuie să fie mai mare sau egal cu θ26.
BA a fost inspirată de strategiile de căutare a polenului ale albinelor27.Albinele caută trimițând mai mulți furajatori în câmpurile de polen fertile și mai puțini vânzători în câmpurile de polen mai puțin fertile.Astfel, se obține cea mai mare eficiență din populația de albine.Pe de altă parte, albinele cercetași continuă să caute noi zone de polen, iar dacă există zone mai productive decât înainte, mulți vânători vor fi direcționați către această nouă zonă28.BA constă din două părți: căutare locală și căutare globală.O căutare locală caută mai multe comunități aproape de minim (site-uri de elită), cum ar fi albinele, și mai puține pe alte site-uri (site-uri optime sau prezentate).Se efectuează o căutare arbitrară în partea de căutare globală, iar dacă se găsesc valori bune, stațiile sunt mutate în partea de căutare locală în următoarea iterație.Algoritmul conține câțiva parametri: numărul de albine de cercetaș (n), numărul de site-uri de căutare locale (m), numărul de locuri de elită (e), numărul de furajatori din locurile de elită (nep), numărul de furajatori în zonele optime.Situl (nsp), dimensiunea cartierului (ngh) și numărul de iterații (I)29.Pseudocodul BA este prezentat în Figura 3.
Algoritmul încearcă să funcționeze între \({g}_{1}(X)\) și \({g}_{2}(X)\).În urma fiecărei iterații, se determină valori optime și se adună o populație în jurul acestor valori în încercarea de a obține cele mai bune valori.Restricțiile sunt verificate în secțiunile de căutare locală și globală.Într-o căutare locală, dacă acești factori sunt corespunzători, se calculează valoarea energetică.Dacă noua valoare a energiei este mai mare decât valoarea optimă, atribuiți noua valoare valorii optime.Dacă cea mai bună valoare găsită în rezultatul căutării este mai mare decât elementul curent, noul element va fi inclus în colecție.Diagrama bloc a căutării locale este prezentată în Figura 4.
Populația este unul dintre parametrii cheie în BA.Se poate observa din studiile anterioare că extinderea populației reduce numărul de iterații necesare și crește probabilitatea de succes.Cu toate acestea, numărul de evaluări funcționale este, de asemenea, în creștere.Prezența unui număr mare de site-uri de elită nu afectează semnificativ performanța.Numărul site-urilor de elită poate fi scăzut dacă nu este zero30.Mărimea populației de albine scout (n) este de obicei aleasă între 30 și 100. În acest studiu, s-au rulat atât 30 cât și 50 de scenarii pentru a determina numărul adecvat (Tabelul 2).Alți parametri sunt determinați în funcție de populație.Numărul de situri selectate (m) este (aproximativ) 25% din mărimea populației, iar numărul de situri de elită (e) dintre siturile selectate este de 25% din m.Numărul de albine de hrănire (numărul de căutări) a fost ales să fie 100 pentru parcelele de elită și 30 pentru alte parcele locale.Căutarea în vecinătate este conceptul de bază al tuturor algoritmilor evolutivi.În acest studiu s-a folosit metoda tapering neighbors.Această metodă reduce dimensiunea cartierului la o anumită rată în timpul fiecărei iterații.În iterațiile viitoare, valorile de vecinătate mai mici30 pot fi folosite pentru o căutare mai precisă.
Pentru fiecare scenariu au fost efectuate zece teste consecutive pentru a verifica reproductibilitatea algoritmului de optimizare.Pe fig.5 prezintă rezultatele optimizării arcului de torsiune pentru schema 1, iar în fig.6 – pentru schema 2. Datele de încercare sunt, de asemenea, date în tabelele 3 și 4 (un tabel care conține rezultatele obținute pentru arcul de compresie se află în Informațiile suplimentare S1).Populația de albine intensifică căutarea unor valori bune în prima iterație.În scenariul 1, rezultatele unor teste au fost sub maxim.În Scenariul 2, se poate observa că toate rezultatele optimizării se apropie de maxim din cauza creșterii populației și a altor parametri relevanți.Se poate observa că valorile din Scenariul 2 sunt suficiente pentru algoritm.
La obținerea valorii maxime a energiei în iterații, este prevăzut și un factor de siguranță ca constrângere pentru studiu.Consultați tabelul pentru factorul de siguranță.Valorile energetice obținute folosind BA sunt comparate cu cele obținute prin metoda 5 DOE din Tabelul 5. (Pentru ușurința fabricării, numărul de spire (N) ale arcului de torsiune este de 4,9 în loc de 4,88, iar deformarea (xd) ) este de 8 mm în loc de 7,99 mm în arcul de compresie.) Se poate observa că BA este mai bun Rezultat.BA evaluează toate valorile prin căutări locale și globale.Astfel el poate încerca mai multe alternative mai repede.
În acest studiu, Adams a fost folosit pentru a analiza mișcarea mecanismului aripii.Adams primește mai întâi un model 3D al mecanismului.Definiți apoi un arc cu parametrii selectați în secțiunea anterioară.În plus, alți parametri trebuie definiți pentru analiza efectivă.Aceștia sunt parametri fizici, cum ar fi conexiunile, proprietățile materialelor, contactul, frecarea și gravitația.Există o articulație pivotantă între arborele lamei și rulment.Există 5-6 îmbinări cilindrice.Există 5-1 îmbinări fixe.Corpul principal este realizat din material aluminiu și fix.Materialul din restul pieselor este otel.Alegeți coeficientul de frecare, rigiditatea de contact și adâncimea de penetrare a suprafeței de frecare în funcție de tipul de material.(oțel inoxidabil AISI 304) În acest studiu, parametrul critic este timpul de deschidere al mecanismului aripii, care trebuie să fie mai mic de 200 ms.Prin urmare, urmăriți timpul de deschidere a aripii în timpul analizei.
Ca rezultat al analizei lui Adams, timpul de deschidere al mecanismului aripii este de 74 de milisecunde.Rezultatele simulării dinamice de la 1 la 4 sunt prezentate în Figura 7. Prima imagine din Figura.5 este ora de începere a simulării, iar aripile sunt în poziția de așteptare pentru pliere.(2) Afișează poziția aripii după 40 ms când aripa sa rotit cu 43 de grade.(3) arată poziția aripii după 71 de milisecunde.Tot in ultima poza (4) se arata sfarsitul virajului aripii si pozitia deschisa.Ca rezultat al analizei dinamice, s-a observat că mecanismul de deschidere a aripii este semnificativ mai scurt decât valoarea țintă de 200 ms.În plus, la dimensionarea arcurilor, limitele de siguranță au fost selectate dintre cele mai mari valori recomandate în literatură.
După finalizarea tuturor studiilor de proiectare, optimizare și simulare, a fost fabricat și integrat un prototip al mecanismului.Prototipul a fost apoi testat pentru a verifica rezultatele simulării.Mai întâi asigurați carcasa principală și pliați aripile.Apoi aripile au fost eliberate din poziția pliată și s-a realizat un videoclip cu rotația aripilor din poziția pliată la cea desfășurată.Cronometrul a fost folosit și pentru a analiza timpul în timpul înregistrării video.
Pe fig.8 prezintă cadre video numerotate 1-4.Cadrul numărul 1 din figură arată momentul eliberării aripilor pliate.Acest moment este considerat momentul inițial al timpului t0.Cadrele 2 și 3 arată pozițiile aripilor la 40 ms și 70 ms după momentul inițial.La analiza cadrelor 3 și 4 se poate observa că mișcarea aripii se stabilizează la 90 ms după t0, iar deschiderea aripii este finalizată între 70 și 90 ms.Această situație înseamnă că atât simularea, cât și testarea prototipului oferă aproximativ același timp de desfășurare a aripii, iar designul îndeplinește cerințele de performanță ale mecanismului.
În acest articol, arcurile de torsiune și compresie utilizate în mecanismul de pliere a aripii sunt optimizate folosind BA.Parametrii pot fi atinși rapid cu puține iterații.Arcul de torsiune este evaluat la 1075 mJ, iar arcul de compresie este evaluat la 37,24 mJ.Aceste valori sunt cu 40-50% mai bune decât studiile DOE anterioare.Arcul este integrat în mecanism și analizat în programul ADAMS.Când au fost analizate, s-a descoperit că aripile s-au deschis în 74 de milisecunde.Această valoare este cu mult sub ținta proiectului de 200 de milisecunde.Într-un studiu experimental ulterior, timpul de pornire a fost măsurat la aproximativ 90 ms.Această diferență de 16 milisecunde între analize se poate datora unor factori de mediu care nu sunt modelați în software.Se crede că algoritmul de optimizare obținut în urma studiului poate fi utilizat pentru diferite modele de arc.
Materialul arcului a fost predefinit și nu a fost folosit ca variabilă în optimizare.Deoarece multe tipuri diferite de arcuri sunt utilizate în avioane și rachete, BA va fi aplicată pentru a proiecta alte tipuri de arcuri folosind diferite materiale pentru a obține un design optim al arcului în cercetările viitoare.
Declarăm că acest manuscris este original, nu a fost publicat anterior și nu este în prezent luat în considerare pentru publicare în altă parte.
Toate datele generate sau analizate în acest studiu sunt incluse în acest articol publicat [și fișierul de informații suplimentare].
Min, Z., Kin, VK și Richard, LJ Aeronave Modernizarea conceptului de profil aerodinamic prin schimbări geometrice radicale.IES J. Partea A Civilizaţia.compus.proiect.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. și Bhushan, B. O privire de ansamblu asupra aripii posterioare a gândacului: structură, proprietăți mecanice, mecanisme și inspirație biologică.J. Mecha.Comportament.Stiinta biomedicala.Alma Mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. și Zhang, F. Proiectarea și analiza unui mecanism de propulsie pliabil pentru un planor subacvatic alimentat hibrid.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS și Prithvi, K. Proiectarea și analiza unui mecanism de pliere a stabilizatorului orizontal pentru elicopter.intern J. Ing.rezervor de stocare.tehnologii.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. și Sahin, M. Optimizarea parametrilor mecanici ai proiectării unei aripi de rachetă pliabile folosind o abordare de proiectare experimentală.intern J. Model.optimizare.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, Metoda de proiectare XD, studiu de performanță și procesul de fabricație al arcurilor elicoidale compozite: o revizuire.Compune.compus.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. și Khaddar M. Optimizarea dinamică a designului arcurilor elicoidale.Aplicați pentru sunet.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M. și Mascle, K. O procedură pentru optimizarea proiectării arcurilor de tensionare.calculator.aplicarea metodei.blană.proiect.191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. și Trochu F. Proiectarea optimă a arcurilor elicoidale compozite folosind optimizarea multiobiectivă.J. Reinf.plastic.Compune.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB și Desale, DD Optimizarea arcurilor elicoidale ale suspensiei din față a tricicletei.proces.producător.20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. și Bahshesh M. Optimizarea arcurilor elicoidale din oțel cu arcuri compozite.intern J. Multidisciplinar.știința.proiect.3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. şi colab.Aflați mai multe despre parametrii multipli care afectează performanța statică și dinamică a arcurilor elicoidale compozite.J. Piaţa.rezervor de stocare.20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analysis and Optimization of Composite Helical Springs, teză de doctorat, Universitatea de Stat din Sacramento (2020).
Gu, Z., Hou, X. și Ye, J. Metode pentru proiectarea și analiza arcurilor elicoidale neliniare folosind o combinație de metode: analiză cu elemente finite, eșantionare limitată cu hipercub latin și programare genetică.proces.Institutul de blană.proiect.CJ Mecha.proiect.știința.235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L., şi colab.Arcuri elicoidale cu mai multe fire din fibră de carbon cu rată reglabilă a arcului: un studiu de proiectare și mecanism.J. Piaţa.rezervor de stocare.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS și Jagtap ST Optimizarea greutății arcurilor elicoidale de compresie.intern J. Innov.rezervor de stocare.Multidisciplinar.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS și Rameshkumar, K. Optimizare multifuncțională și simulare numerică a arcurilor elicoidale pentru aplicații auto.Alma Mater.proces astăzi.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB şi colab.Definirea celor mai bune practici – Proiectarea optimă a structurilor elicoidale compozite folosind algoritmi genetici.Compune.compus.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. și Gokche, H. Folosind metoda de optimizare 灰狼 bazată pe optimizarea volumului minim al designului arcului de compresie, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. și Sait, SM Metaheuristics folosind mai mulți agenți pentru a optimiza accidentele.intern J. Veh.dec.80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR și Erdash, MU Noul algoritm hibrid de optimizare a grupului Taguchi-salpa pentru proiectarea fiabilă a problemelor de inginerie reale.Alma Mater.Test.63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR și Sait SM Proiectare fiabilă a mecanismelor de prindere robotizate folosind un nou algoritm de optimizare a lăcustelor hibride.expert.sistem.38(3), e12666 (2021).

 


Ora postării: 21-mar-2023