Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз шектеулі CSS қолдауы бар браузер нұсқасын пайдаланып жатырсыз. Тот баспайтын болаттан жасалған катушка түтігі Ең жақсы тәжірибе алу үшін жаңартылған браузерді пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильдерсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бір уақытта үш слайдтан тұратын карусельді көрсетеді. Бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін «Алдыңғы» және «Келесі» түймелерін пайдаланыңыз немесе бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін соңындағы сырғытпа түймелерін пайдаланыңыз.
Бұл зерттеуде зымыранда қолданылатын қанатты бүктеу механизмінің бұралу және қысу серіппелерінің дизайны тот баспайтын болаттан жасалған катушка түтігі оңтайландыру мәселесі ретінде қарастырылады. Зымыран ұшыру түтігінен шыққаннан кейін, жабық қанаттар белгілі бір уақыт ішінде ашылып, бекітілуі керек. Зерттеудің мақсаты серіппелерде сақталған энергияны барынша арттыру болды, осылайша қанаттарды мүмкіндігінше қысқа мерзімде орналастыруға болады. Бұл жағдайда екі басылымдағы энергия теңдеуі оңтайландыру процесіндегі мақсатты функция ретінде анықталды. Серіппе дизайны үшін қажетті сым диаметрі, катушка диаметрі, катушкалар саны және ауытқу параметрлері оңтайландыру айнымалылары ретінде анықталды. Механизмнің өлшеміне байланысты айнымалыларға геометриялық шектеулер, сондай-ақ серіппелердің көтеретін жүктемесіне байланысты қауіпсіздік факторына шектеулер бар. Бұл оңтайландыру мәселесін шешу және серіппе дизайнын орындау үшін бал арасы (BA) алгоритмі қолданылды. BA көмегімен алынған энергия мәндері бұрынғы эксперименттерді жобалау (DOE) зерттеулерінен алынған мәндерден жоғары. Оңтайландырудан алынған параметрлерді пайдаланып жасалған серіппелер мен механизмдер алғаш рет ADAMS бағдарламасында талданды. Осыдан кейін, жасалған серіппелерді нақты механизмдерге біріктіру арқылы эксперименттік сынақтар жүргізілді. Сынақ нәтижесінде қанаттардың шамамен 90 миллисекундтан кейін ашылғаны байқалды. Бұл мән жобаның 200 миллисекунд мақсатынан әлдеқайда төмен. Сонымен қатар, аналитикалық және эксперименттік нәтижелер арасындағы айырмашылық тек 16 мс құрайды.
Әуе кемелерінде және теңіз көліктерінде тот баспайтын болаттан жасалған катушка түтікшелерінің бүктеу механизмдері өте маңызды. Бұл жүйелер ұшу өнімділігі мен басқаруын жақсарту үшін әуе кемелерін модификациялау мен түрлендіруде қолданылады. Ұшу режиміне байланысты аэродинамикалық әсерді азайту үшін қанаттары әртүрлі бүктеледі және ашылады1. Бұл жағдайды күнделікті ұшу және сүңгу кезінде кейбір құстар мен жәндіктердің қанаттарының қозғалысымен салыстыруға болады. Сол сияқты, гидродинамикалық әсерлерді азайту және басқаруды барынша арттыру үшін су асты құрылғыларында планерлер бүктеледі және ашылады3. Бұл механизмдердің тағы бір мақсаты - сақтау және тасымалдау үшін тікұшақ пропеллерін 4 бүктеу сияқты жүйелерге көлемдік артықшылықтар беру. Зымыранның қанаттары сақтау орнын азайту үшін де бүктеледі. Осылайша, ұшырғыштың 5 кішірек аймағына көбірек зымырандарды орналастыруға болады. Бүктеу және ашу кезінде тиімді қолданылатын компоненттер әдетте серіппелер болып табылады. Бүктелген кезде энергия онда сақталады және ашылған кезде бөлінеді. Икемді құрылымының арқасында сақталған және шығарылған энергия теңестіріледі. Серіппе негізінен жүйеге арналған және бұл дизайн оңтайландыру мәселесін тудырады6. Өйткені ол сым диаметрі, катушка диаметрі, орамдар саны, спираль бұрышы және материал түрі сияқты әртүрлі айнымалыларды қамтығанымен, масса, көлем, кернеудің минималды таралуы немесе энергияның максималды қолжетімділігі сияқты критерийлер де бар7.
Бұл зерттеу зымыран жүйелерінде қолданылатын қанатты бүктеу механизмдеріне арналған серіппелерді жобалау мен оңтайландыруға жарық түсіреді. Ұшу алдында ұшыру түтігінің ішінде болғандықтан, қанаттар зымыранның бетінде бүктелген күйінде қалады, ал ұшыру түтігінен шыққаннан кейін олар белгілі бір уақытқа дейін жайылып, бетіне басылған күйінде қалады. Бұл процесс зымыранның дұрыс жұмыс істеуі үшін өте маңызды. Әзірленген бүктеу механизмінде қанаттардың ашылуы бұралу серіппелерімен, ал бекітілуі қысу серіппелерімен жүзеге асырылады. Қолайлы серіппені жобалау үшін оңтайландыру процесі орындалуы керек. Серіппені оңтайландыру аясында әдебиетте әртүрлі қолданыстар бар.
Паредес және т.б.8 спиральды серіппелерді жобалау үшін максималды шаршау мерзімінің коэффициентін мақсатты функция ретінде анықтады және оңтайландыру әдісі ретінде квази-Ньютон әдісін қолданды. Оңтайландырудағы айнымалылар сым диаметрі, катушка диаметрі, орамдар саны және серіппе ұзындығы ретінде анықталды. Серіппе құрылымының тағы бір параметрі - ол жасалған материал. Сондықтан бұл жобалау және оңтайландыру зерттеулерінде ескерілді. Зебди және т.б. 9 өз зерттеулерінде мақсатты функциядағы максималды қаттылық пен минималды салмақ мақсаттарын қойды, мұнда салмақ коэффициенті маңызды болды. Бұл жағдайда олар серіппе материалын және геометриялық қасиеттерді айнымалылар ретінде анықтады. Олар оңтайландыру әдісі ретінде генетикалық алгоритмді пайдаланады. Автокөлік өнеркәсібінде материалдардың салмағы көліктің өнімділігінен отын шығынына дейін көптеген жағынан пайдалы. Аспа үшін катушка серіппелерін оңтайландыру кезінде салмақты азайту - танымал зерттеу10. Бахшеш пен Бахшеш11 ANSYS ортасындағы жұмыстарында әртүрлі аспалы серіппе композиттік конструкцияларында минималды салмаққа және максималды созылу беріктігіне қол жеткізу мақсатында электронды шыны, көміртегі және кевлар сияқты материалдарды айнымалылар ретінде анықтады. Композиттік серіппелерді әзірлеуде өндіріс процесі өте маңызды. Осылайша, оңтайландыру мәселесінде өндіріс әдісі, процесте жасалатын қадамдар және сол қадамдардың реттілігі сияқты әртүрлі айнымалылар рөл атқарады12,13. Динамикалық жүйелерге арналған серіппелерді жобалау кезінде жүйенің табиғи жиіліктерін ескеру қажет. Резонансты болдырмау үшін серіппенің бірінші табиғи жиілігі жүйенің табиғи жиілігінен кемінде 5-10 есе көп болуы ұсынылады14. Тактак және т.б.7 серіппенің массасын азайту және бірінші табиғи жиілікті катушка серіппесін жобалауда мақсатты функциялар ретінде барынша арттыру туралы шешім қабылдады. Олар Matlab оңтайландыру құралында үлгі іздеу, ішкі нүкте, белсенді жиынтық және генетикалық алгоритм әдістерін қолданды. Аналитикалық зерттеу серіппелерді жобалау бойынша зерттеулердің бөлігі болып табылады және бұл салада ақырлы элемент әдісі танымал15. Патил және т.б.16 аналитикалық процедураны қолдана отырып, қысу спиральды серіппесінің салмағын азайту үшін оңтайландыру әдісін жасап шығарды және ақырлы элемент әдісін қолдана отырып, аналитикалық теңдеулерді тексерді. Серіппенің пайдалылығын арттырудың тағы бір критерийі - оның сақтай алатын энергиясының артуы. Бұл жағдай серіппенің ұзақ уақыт бойы пайдалылығын сақтауын қамтамасыз етеді. Рахул мен Рамешкумар17 Автокөлік катушкаларының серіппелерінің конструкцияларында серіппе көлемін азайтуға және деформация энергиясын арттыруға тырысады. Олар сондай-ақ оңтайландыру зерттеулерінде генетикалық алгоритмдерді қолданды.
Көріп отырғаныңыздай, оңтайландыру зерттеуіндегі параметрлер жүйеден жүйеге өзгереді. Жалпы алғанда, қаттылық пен ығысу кернеуінің параметрлері оның көтеретін жүктемесі анықтаушы фактор болып табылатын жүйеде маңызды. Материалды таңдау осы екі параметрмен салмақ шектеу жүйесіне кіреді. Екінші жағынан, жоғары динамикалық жүйелерде резонанстарды болдырмау үшін табиғи жиіліктер тексеріледі. Пайдалылығы маңызды жүйелерде энергия барынша пайдаланылады. Оңтайландыру зерттеулерінде FEM аналитикалық зерттеулер үшін қолданылғанымен, генетикалық алгоритм14,18 және сұр қасқыр алгоритмі19 сияқты метаэвристикалық алгоритмдер белгілі бір параметрлер диапазонында классикалық Ньютон әдісімен бірге қолданылатынын көруге болады. Метаэвристикалық алгоритмдер қысқа мерзімде, әсіресе популяцияның әсерінен оңтайлы күйге жақындайтын табиғи бейімделу әдістеріне негізделген20,21. Іздеу аймағындағы популяцияның кездейсоқ таралуымен олар жергілікті оптимумдардан аулақ болып, жаһандық оптимумға қарай жылжиды22. Осылайша, соңғы жылдары ол көбінесе нақты өнеркәсіптік мәселелер контексінде қолданылып келеді23,24.
Бұл зерттеуде жасалған бүктеу механизмінің маңызды жағдайы - ұшу алдында жабық күйде болған қанаттар түтіктен шыққаннан кейін белгілі бір уақыт өткен соң ашылады. Осыдан кейін бекіту элементі қанатты жауып тастайды. Сондықтан серіппелер ұшу динамикасына тікелей әсер етпейді. Бұл жағдайда оңтайландырудың мақсаты серіппенің қозғалысын жеделдету үшін сақталған энергияны барынша арттыру болды. Орам диаметрі, сым диаметрі, орамдар саны және ауытқу оңтайландыру параметрлері ретінде анықталды. Серіппенің кішкентай өлшеміне байланысты салмақ мақсат болып саналмады. Сондықтан материал түрі бекітілген деп анықталды. Механикалық деформациялар үшін қауіпсіздік шегі маңызды шектеу ретінде анықталады. Сонымен қатар, механизмнің қолданылу аясына айнымалы өлшем шектеулері қатысады. BA метаевристикалық әдісі оңтайландыру әдісі ретінде таңдалды. BA икемді және қарапайым құрылымы үшін, сондай-ақ механикалық оңтайландыру зерттеулеріндегі жетістіктері үшін артықшылыққа ие болды25. Зерттеудің екінші бөлімінде бүктеу механизмінің негізгі дизайны мен серіппе дизайнының шеңберіне егжей-тегжейлі математикалық өрнектер енгізілген. Үшінші бөлімде оңтайландыру алгоритмі және оңтайландыру нәтижелері бар. 4-тарау ADAMS бағдарламасында талдау жүргізеді. Серіппелердің жарамдылығы өндіріске дейін талданады. Соңғы бөлімде эксперименттік нәтижелер мен сынақ суреттері бар. Зерттеу барысында алынған нәтижелер DOE тәсілін қолдана отырып, авторлардың бұрынғы жұмыстарымен де салыстырылды.
Бұл зерттеуде жасалған қанаттар зымыранның бетіне қарай бүктелуі керек. Қанаттар бүктелген күйден жайылған күйге айналады. Ол үшін арнайы механизм жасалды. 1-суретте зымыранның координаттар жүйесіндегі бүктелген және жайылған конфигурация5 көрсетілген.
2-суретте механизмнің қималық көрінісі көрсетілген. Механизм бірнеше механикалық бөліктерден тұрады: (1) негізгі корпус, (2) қанат білігі, (3) мойынтірек, (4) бекіткіш корпус, (5) бекіткіш втулка, (6) тоқтату түйреуіші, (7) бұралу серіппесі және (8) қысу серіппелері. Қанат білігі (2) бекіткіш жең (4) арқылы бұралу серіппесіне (7) қосылған. Зымыран ұшқаннан кейін үш бөлік те бір уақытта айналады. Бұл айналмалы қозғалыспен қанаттар соңғы қалпына келеді. Осыдан кейін түйреуіш (6) қысу серіппесімен (8) іске қосылады, осылайша бекіткіш корпустың (4)5 бүкіл механизмі бұғатталады.
Серпімді модуль (E) және ығысу модулі (G) серіппенің негізгі жобалау параметрлері болып табылады. Бұл зерттеуде серіппе материалы ретінде жоғары көміртекті серіппелі болат сым (Music wire ASTM A228) таңдалды. Басқа параметрлерге сым диаметрі (d), катушканың орташа диаметрі (Dm), катушкалар саны (N) және серіппенің ауытқуы (сығымдау серіппелері үшін xd және бұралу серіппелері үшін θ)26 жатады. Сығымдау серіппелері \({(SE}_{x})\) және бұралу (\({SE}_{\theta}\)) серіппелері үшін сақталған энергияны (1) және (2)26 теңдеулерінен есептеуге болады. (Сығымдау серіппесі үшін ығысу модулі (G) мәні 83,7E9 Па, ал бұралу серіппесі үшін серпімді модуль (E) мәні 203,4E9 Па.)
Жүйенің механикалық өлшемдері серіппенің геометриялық шектеулерін тікелей анықтайды. Сонымен қатар, зымыран орналасатын жағдайларды да ескеру қажет. Бұл факторлар серіппе параметрлерінің шегін анықтайды. Тағы бір маңызды шектеу - қауіпсіздік факторы. Қауіпсіздік факторының анықтамасын Шигли және т.б. егжей-тегжейлі сипаттаған.26. Сығымдау серіппесінің қауіпсіздік коэффициенті (СҚК) ең жоғары рұқсат етілген кернеудің үздіксіз ұзындықтағы кернеуге бөлінуі ретінде анықталады. СҚК (3), (4), (5) және (6)26 теңдеулерін пайдаланып есептеуге болады. (Осы зерттеуде қолданылған серіппе материалы үшін \({S}_{sy}=980 МПа\)). F теңдеудегі күшті, ал KB 26-ға тең Бергштрассер коэффициентін білдіреді.
Серіппенің бұралу қауіпсіздік коэффициенті (SFT) M-ді k-ға бөлу арқылы анықталады. SFT (7), (8), (9) және (10)26 теңдеулерінен есептелуі мүмкін. (Осы зерттеуде қолданылған материал үшін \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). Теңдеуде M айналу моменті үшін, \({k}^{^{\prime}}\) серіппе тұрақтысы (айналу моменті/айналдыру) үшін, ал Ki кернеуді түзету коэффициенті үшін қолданылады.
Бұл зерттеудегі оңтайландырудың негізгі мақсаты - серіппенің энергиясын барынша арттыру. Мақсатты функция \(f(X)\) мәнін барынша арттыратын \(\overrightarrow{\{X\}}\) мәнін табу үшін тұжырымдалған. \({f}_{1}(X)\) және \({f}_{2}(X)\) сәйкесінше қысу және бұралу серіппесінің энергия 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 факторларын білдіреді. Бұл зерттеуде SFC 1,2-ден үлкен немесе тең болуы керек, ал SFT θ26-дан үлкен немесе тең болуы керек.
BA аралардың тозаң іздеу стратегияларынан шабыттанды27. Аралар құнарлы тозаң алқаптарына көбірек жем жинаушыларды, ал құнарлылығы төмен тозаң алқаптарына аз жем жинаушыларды жіберу арқылы іздейді. Осылайша, ара популяциясынан ең үлкен тиімділікке қол жеткізіледі. Екінші жағынан, барлаушы аралар тозаңның жаңа аймақтарын іздеуді жалғастыруда, егер бұрынғыдан да өнімді аймақтар болса, көптеген жем жинаушылар осы жаңа аймаққа бағытталады28. BA екі бөліктен тұрады: жергілікті іздеу және жаһандық іздеу. Жергілікті іздеу аралар сияқты ең аз деңгейге жақын (элиталық орындар) көбірек қауымдастықтарды іздейді және басқа орындарды (оңтайлы немесе таңдалған орындар) аз іздейді. Жаһандық іздеу бөлігінде кездейсоқ іздеу жүргізіледі, ал егер жақсы мәндер табылса, станциялар келесі итерацияда жергілікті іздеу бөлігіне ауыстырылады. Алгоритмде кейбір параметрлер бар: барлаушы аралар саны (n), жергілікті іздеу орындарының саны (m), элиталық орындар саны (e), элиталық орындардағы жем жинаушылар саны (nep), оңтайлы аймақтардағы жем жинаушылар саны. Сайт (nsp), аудан өлшемі (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 алу үшін осы мәндердің айналасында популяция жиналады. Шектеулер жергілікті және жаһандық іздеу бөлімдерінде тексеріледі. Жергілікті іздеуде, егер бұл факторлар сәйкес келсе, энергия мәні есептеледі. Егер жаңа энергия мәні оңтайлы мәннен үлкен болса, жаңа мәнді оңтайлы мәнге тағайындаңыз. Егер іздеу нәтижесінде табылған ең жақсы мән ағымдағы элементтен үлкен болса, жаңа элемент жиынтыққа қосылады. Жергілікті іздеудің блок-схемасы 4-суретте көрсетілген.
Популяция BA-дағы негізгі параметрлердің бірі болып табылады. Алдыңғы зерттеулерден популяцияны кеңейту қажетті итерациялар санын азайтып, табысқа жету ықтималдығын арттыратынын көруге болады. Дегенмен, функционалдық бағалаулар саны да артып келеді. Элиталық учаскелердің көп болуы өнімділікке айтарлықтай әсер етпейді. Элиталық учаскелер саны нөлге тең болмаса, аз болуы мүмкін. Барлаушы ара популяциясының мөлшері (n) әдетте 30 мен 100 аралығында таңдалады. Бұл зерттеуде тиісті санды анықтау үшін 30 және 50 сценарийлері іске қосылды (2-кесте). Басқа параметрлер популяцияға байланысты анықталады. Таңдалған учаскелер саны (m) популяция санының (шамамен) 25%-ын құрайды, ал таңдалған учаскелер арасындағы элиталық учаскелер саны (e) m-нің 25%-ын құрайды. Қоректенетін аралар саны (іздеу саны) элиталық учаскелер үшін 100 және басқа жергілікті учаскелер үшін 30 болып таңдалды. Көршілік іздеу барлық эволюциялық алгоритмдердің негізгі тұжырымдамасы болып табылады. Бұл зерттеуде көршілерді азайту әдісі қолданылды. Бұл әдіс әрбір итерация кезінде белгілі бір жылдамдықпен көршіліктің өлшемін кішірейтеді. Болашақ итерацияларда дәлірек іздеу үшін кішірек көршілік мәндерін30 пайдалануға болады.
Әрбір сценарий үшін оңтайландыру алгоритмінің қайталануын тексеру үшін он рет қатарынан сынақ жүргізілді. 5-суретте 1-схема үшін бұралу серіппесін оңтайландыру нәтижелері, ал 6-суретте 2-схема үшін көрсетілген. Сынақ деректері 3 және 4 кестелерде де келтірілген (сығымдау серіппесі үшін алынған нәтижелерді қамтитын кесте S1 қосымша ақпаратында берілген). Ара популяциясы бірінші итерацияда жақсы мәндерді іздеуді күшейтеді. 1-сценарийде кейбір сынақтардың нәтижелері максимумнан төмен болды. 2-сценарийде популяцияның және басқа да тиісті параметрлердің өсуіне байланысты барлық оңтайландыру нәтижелері максимумға жақындап келе жатқанын көруге болады. 2-сценарийдегі мәндер алгоритм үшін жеткілікті екенін көруге болады.
Итерациялардағы энергияның максималды мәнін алған кезде, зерттеу үшін шектеу ретінде қауіпсіздік коэффициенті де беріледі. Қауіпсіздік коэффициенті үшін кестені қараңыз. BA көмегімен алынған энергия мәндері 5-кестедегі 5 DOE әдісімен алынған мәндермен салыстырылады. (Өндірісті жеңілдету үшін бұралу серіппесінің орам саны (N) 4,88 орнына 4,9, ал қысу серіппесіндегі ауытқу (xd) 7,99 мм орнына 8 мм.) BA жақсырақ нәтиже беретінін көруге болады. 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 моделі беріледі. Содан кейін алдыңғы бөлімде таңдалған параметрлермен серіппені анықтаңыз. Сонымен қатар, нақты талдау үшін басқа да параметрлерді анықтау қажет. Бұлар қосылыстар, материалдың қасиеттері, жанасу, үйкеліс және ауырлық күші сияқты физикалық параметрлер. Қалақ білігі мен мойынтірек арасында айналмалы қосылыс бар. 5-6 цилиндрлік қосылыстар бар. 5-1 бекітілген қосылыстар бар. Негізгі корпус алюминий материалынан жасалған және бекітілген. Қалған бөлшектердің материалы болат. Материал түріне байланысты үйкеліс коэффициентін, жанасу қаттылығын және үйкеліс бетінің ену тереңдігін таңдаңыз. (тот баспайтын болат AISI 304) Бұл зерттеуде маңызды параметр - қанат механизмінің ашылу уақыты, ол 200 мс-тан аз болуы керек. Сондықтан талдау кезінде қанаттың ашылу уақытын бақылаңыз.
Адамстың талдауы нәтижесінде қанат механизмінің ашылу уақыты 74 миллисекундты құрайды. 1-ден 4-ке дейінгі динамикалық модельдеудің нәтижелері 7-суретте көрсетілген. 5-суреттегі бірінші сурет - модельдеудің басталу уақыты және қанаттар бүктелу үшін күту күйінде. (2) Қанат 43 градусқа бұрылған кезде 40 мс-тан кейінгі қанаттың орнын көрсетеді. (3) 71 миллисекундтан кейінгі қанаттың орнын көрсетеді. Сондай-ақ соңғы суретте (4) қанаттың бұрылуының аяқталуы және ашық күй көрсетілген. Динамикалық талдау нәтижесінде қанаттың ашылу механизмі 200 мс мақсатты мәнінен айтарлықтай қысқа екені байқалды. Сонымен қатар, серіппелердің өлшемін анықтаған кезде қауіпсіздік шектері 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 сыналды. Алдымен негізгі корпус бекітіліп, қанаттары бүктелді. Содан кейін қанаттары бүктелген күйден босатылды және қанаттардың бүктелген күйден жайылған күйге айналуы бейнежазбаға түсірілді. Таймер бейнежазба кезінде уақытты талдау үшін де пайдаланылды.
8-суретте 1-4 нөмірленген бейне кадрлар көрсетілген. Суреттегі 1-кадр бүктелген қанаттардың босату сәтін көрсетеді. Бұл сәт t0 уақытының бастапқы сәті болып саналады. 2 және 3 кадрлар бастапқы сәттен кейін 40 мс және 70 мс қанаттардың орналасуын көрсетеді. 3 және 4 кадрларды талдаған кезде, қанаттың қозғалысы t0-ден кейін 90 мс тұрақтанатынын және қанаттың ашылуы 70 және 90 мс аралығында аяқталатынын көруге болады. Бұл жағдай модельдеу де, прототипті сынау да шамамен бірдей қанаттың ашылу уақытын беретінін және дизайн механизмнің жұмыс талаптарына сай келетінін білдіреді.
Бұл мақалада қанаттың бүктеу механизмінде қолданылатын бұралу және қысу серіппелері BA көмегімен оңтайландырылған. Параметрлерге бірнеше итерациямен тез қол жеткізуге болады. Бұралу серіппесі 1075 мДж, ал қысу серіппесі 37,24 мДж деп бағаланған. Бұл мәндер алдыңғы DOE зерттеулеріне қарағанда 40-50%-ға жақсы. Серіппе механизмге біріктіріліп, ADAMS бағдарламасында талданған. Талдау кезінде қанаттардың 74 миллисекунд ішінде ашылғаны анықталды. Бұл мән жобаның 200 миллисекунд мақсатынан әлдеқайда төмен. Кейінгі эксперименттік зерттеуде қосылу уақыты шамамен 90 мс деп өлшенді. Талдаулар арасындағы бұл 16 миллисекундтық айырмашылық бағдарламалық жасақтамада модельденбеген қоршаған орта факторларына байланысты болуы мүмкін. Зерттеу нәтижесінде алынған оңтайландыру алгоритмін әртүрлі серіппе конструкциялары үшін пайдалануға болады деп есептеледі.
Серіппе материалы алдын ала анықталған және оңтайландыруда айнымалы ретінде пайдаланылмаған. Әуе кемелері мен зымырандарда көптеген әртүрлі серіппелер қолданылатындықтан, болашақ зерттеулерде оңтайлы серіппе дизайнын жасау үшін әртүрлі материалдарды пайдаланып, басқа серіппе түрлерін жобалау үшін BA қолданылатын болады.
Біз бұл қолжазбаның түпнұсқа екенін, бұрын жарияланбағанын және қазіргі уақытта басқа жерде жариялау қарастырылмайтынын мәлімдейміз.
Осы зерттеуде жасалған немесе талданған барлық деректер осы жарияланған мақалаға [және қосымша ақпарат файлына] енгізілген.
Мин, З., Кин, В.К. және Ричард, Л.Ж. Ұшақ. Аэрофлотациялық тұжырымдаманы түбегейлі геометриялық өзгерістер арқылы жаңғырту. IES J. А бөлімі. Өркениет. композиция. жоба. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. және Bhushan, B. Қоңыздың артқы қанатына шолу: құрылымы, механикалық қасиеттері, механизмдері және биологиялық шабыты. J. Mecha. Мінез-құлық. Биомедициналық ғылым. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., және Zhang, F. Гибридті су асты планеріне арналған бүктелетін қозғалтқыш механизмін жобалау және талдау. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS және Prithvi, K. Тікұшақ көлденең тұрақтандырғышының бүктелетін механизмін жобалау және талдау. ішкі J. Ing. сақтау ыдысы. технология. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Кулунк, З. және Сахин, М. Эксперименттік жобалау тәсілін қолдана отырып, бүктелетін зымыран қанатының дизайнының механикалық параметрлерін оңтайландыру. ішкі J. Модель. оңтайландыру. 9(2), 108–112 (2019).
Ке, Дж., Ву, ЗЫ, Лю, ЙС, Сян, З. және Ху, XD Композиттік катушка серіппелерін жобалау әдісі, өнімділікті зерттеу және өндіру процесі: шолу. құрастыру. құрамы. 252, 112747 (2020).
Тактак М., Омхени К., Алуи А., Даммак Ф. және Хаддар М. Орамды серіппелердің динамикалық дизайнын оңтайландыру. Дыбысқа қолдану. 77, 178–183 (2014).
Паредес, М., Сартор, М. және Маскле, К. Кернеу серіппелерінің дизайнын оңтайландыру процедурасы. компьютер. әдісті қолдану. фур. жоба. 191(8-10), 783-797 (2001).
Зебди О., Бухили Р. және Трочу Ф. Көп мақсатты оңтайландыруды қолдана отырып, композиттік спиральды серіппелерді оңтайлы жобалау. J. Reinf. пластик. композиция. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB және Desale, DD Үш дөңгелекті алдыңғы аспалы катушкалы серіппелерді оңтайландыру. процесс. өндіруші. 20, 428–433 (2018).
Бахшеш М. және Бахшеш М. Композиттік серіппелермен болат спиральды серіппелерді оңтайландыру. Ішкі журнал. Көп салалы. ғылыми жоба. 3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. және т.б. Композиттік спиральды серіппелердің статикалық және динамикалық өнімділігіне әсер ететін көптеген параметрлер туралы біліңіз. J. Market. сақтау ыдысы. 20, 532–550 (2022).
Фрэнк, Дж. Композиттік спиральды серіппелерді талдау және оңтайландыру, PhD диссертациясы, Сакраменто мемлекеттік университеті (2020).
Гу, З., Хоу, Х. және Йе, Дж. Сызықтық емес спиральды серіппелерді әдістердің тіркесімін қолдана отырып жобалау және талдау әдістері: шекті элементтерді талдау, латын гиперкубының шектеулі іріктеуі және генетикалық бағдарламалау. процесс. Fur институты. жоба. CJ Mecha. жоба. ғылым. 235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L. және т.б. Реттелетін серіппе жылдамдығы көміртекті талшықты көп тізбекті катушкалы серіппелер: дизайн және механизмді зерттеу. J. Market. сақтау ыдысы. 9(3), 5067–5076 (2020).
Патил Д.С., Мангрулкар К.С. және Джагтап С.Т. Сығымдау спиральды серіппелерінің салмағын оңтайландыру. Ішкі J. Innov. Сақтау ыдысы. Көп салалы. 2(11), 154–164 (2016).
Рахул, МС және Рамешкумар, К. Автомобиль қолданбаларына арналған катушкалы серіппелерді көп мақсатты оңтайландыру және сандық модельдеу. Альма-матер. Бүгінгі процесс. 46. ​​4847–4853 (2021).
Бай, Дж.Б. және т.б. Ең жақсы тәжірибені анықтау – Генетикалық алгоритмдерді қолдана отырып, композициялық спираль тәрізді құрылымдарды оңтайлы жобалау. compose. composition. 268, 113982 (2021).
Шахин, И., Дортерлер, М. және Гокче, Х. Сығымдау серіппесінің минималды көлемін оңтайландыруға негізделген 灰狼 оңтайландыру әдісін қолдану, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Айе, К.М., Фолди, Н., Йылдыз, АР., Бурират, С. және Саит, С.М. Апатты оңтайландыру үшін бірнеше агенттерді пайдаланатын метаэвристика. ішкі J. Veh. 80(2–4), 223–240 (2019).
Йылдыз, AR және Эрдаш, МУ Нақты инженерлік есептерді сенімді жобалауға арналған жаңа гибридті Тагучи-сальпа тобын оңтайландыру алгоритмі. Alma mater. test. 63(2), 157–162 (2021).
Йылдыз Б.С., Фолди Н., Бюрерат С., Йылдыз А.Р. және Саит С.М. Жаңа гибридті шегірткелерді оңтайландыру алгоритмін қолдана отырып, роботтық ұстағыш механизмдерін сенімді жобалау. сараптамалық жүйе. 38(3), e12666 (2021).