Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz cheklangan CSS qo'llab-quvvatlashiga ega brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan spiral naycha Eng yaxshi tajriba uchun sizga yangilangan brauzerdan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublarsiz va JavaScriptsiz ko'rsatamiz.
Bir vaqtning o'zida uchta slayddan iborat karuselini ko'rsatadi. Bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun "Oldingi" va "Keyingi" tugmalaridan foydalaning yoki bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun oxiridagi slayder tugmalaridan foydalaning.
Ushbu tadqiqotda, zanglamaydigan po'latdan yasalgan g'altak trubkasi raketada ishlatiladigan qanotni burish va siqish prujinalarining dizayni optimallashtirish muammosi sifatida ko'rib chiqiladi. Raketa uchirish trubkasidan chiqqandan so'ng, yopiq qanotlar ma'lum vaqt davomida ochilishi va mahkamlanishi kerak. Tadqiqotning maqsadi prujinalarda saqlanadigan energiyani maksimal darajada oshirish edi, shunda qanotlar eng qisqa vaqt ichida joylashishi mumkin edi. Bu holda, ikkala nashrdagi energiya tenglamasi optimallashtirish jarayonida maqsadli funksiya sifatida aniqlandi. Prujina dizayni uchun zarur bo'lgan sim diametri, g'altak diametri, g'altaklar soni va burilish parametrlari optimallashtirish o'zgaruvchilari sifatida aniqlandi. Mexanizmning o'lchamiga qarab o'zgaruvchilarda geometrik chegaralar, shuningdek, prujinalar ko'taradigan yuk tufayli xavfsizlik omiliga cheklovlar mavjud. Ushbu optimallashtirish muammosini hal qilish va prujina dizaynini bajarish uchun asal asalari (BA) algoritmi ishlatilgan. BA bilan olingan energiya qiymatlari avvalgi tajribalarni loyihalash (DOE) tadqiqotlaridan olingan qiymatlardan ustundir. Optimallashtirishdan olingan parametrlar yordamida ishlab chiqilgan prujinalar va mexanizmlar birinchi marta ADAMS dasturida tahlil qilindi. Shundan so'ng, ishlab chiqarilgan prujinalarni haqiqiy mexanizmlarga integratsiya qilish orqali eksperimental sinovlar o'tkazildi. Sinov natijasida qanotlar taxminan 90 millisekunddan keyin ochilgani kuzatildi. Bu qiymat loyihaning 200 millisekundlik maqsadidan ancha past. Bundan tashqari, analitik va eksperimental natijalar o'rtasidagi farq atigi 16 ms ni tashkil qiladi.
Samolyot va dengiz transport vositalarida zanglamaydigan po'latdan yasalgan spiral naychali katlama mexanizmlari juda muhimdir. Ushbu tizimlar parvoz samaradorligi va boshqaruvini yaxshilash uchun samolyotlarni modifikatsiyalash va konvertatsiya qilishda qo'llaniladi. Parvoz rejimiga qarab, qanotlar aerodinamik ta'sirni kamaytirish uchun turlicha buklanadi va ochiladi1. Bu holatni kundalik parvoz va sho'ng'in paytida ba'zi qushlar va hasharotlarning qanotlarining harakatlari bilan taqqoslash mumkin. Xuddi shunday, gidrodinamik effektlarni kamaytirish va boshqarishni maksimal darajada oshirish uchun suv osti kemalarida planerlar buklanadi va ochiladi3. Ushbu mexanizmlarning yana bir maqsadi vertolyot pervanelini 4 saqlash va tashish uchun buklash kabi tizimlarga hajmli afzalliklarni berishdir. Raketaning qanotlari saqlash joyini kamaytirish uchun ham pastga buklanadi. Shunday qilib, ko'proq raketalarni ishga tushirish moslamasining 5 kichikroq maydoniga joylashtirish mumkin. Buklash va ochishda samarali ishlatiladigan komponentlar odatda prujinalardir. Buklash paytida energiya unda saqlanadi va ochilish paytida chiqariladi. Moslashuvchan tuzilishi tufayli saqlangan va chiqarilgan energiya tenglashtiriladi. Prujina asosan tizim uchun mo'ljallangan va bu dizayn optimallashtirish muammosini6 keltirib chiqaradi. Chunki u sim diametri, bobin diametri, burilishlar soni, spiral burchagi va material turi kabi turli xil o'zgaruvchilarni o'z ichiga olsa-da, massa, hajm, minimal kuchlanish taqsimoti yoki maksimal energiya mavjudligi kabi mezonlar ham mavjud7.
Ushbu tadqiqot raketa tizimlarida ishlatiladigan qanotlarni yig'ish mexanizmlari uchun prujinalarni loyihalash va optimallashtirishga oydinlik kiritadi. Parvozdan oldin uchirish naychasi ichida bo'lgan qanotlar raketa yuzasida buklangan holda qoladi va uchirish naychasidan chiqqandan so'ng, ular ma'lum vaqt davomida ochiladi va sirtga bosilgan holda qoladi. Bu jarayon raketaning to'g'ri ishlashi uchun juda muhimdir. Ishlab chiqilgan buklash mexanizmida qanotlarning ochilishi burish prujinalari orqali, qulflash esa siqish prujinalari orqali amalga oshiriladi. Mos prujinani loyihalash uchun optimallashtirish jarayoni amalga oshirilishi kerak. Prujinani optimallashtirish doirasida adabiyotlarda turli xil qo'llanmalar mavjud.
Paredes va boshqalar.8 spiral prujinalarni loyihalash uchun maksimal charchoq umri koeffitsientini maqsadli funksiya sifatida aniqladilar va optimallashtirish usuli sifatida kvazi-Nyuton usulidan foydalandilar. Optimallashtirishdagi o'zgaruvchilar sim diametri, bobin diametri, burilishlar soni va prujina uzunligi sifatida aniqlandi. Prujina tuzilishining yana bir parametri - bu uning qaysi materialdan tayyorlanganligi. Shuning uchun bu dizayn va optimallashtirish tadqiqotlarida hisobga olindi. Zebdi va boshqalar. 9 o'z tadqiqotlarida maqsadli funksiyada maksimal qattiqlik va minimal og'irlik maqsadlarini qo'ydilar, bu yerda og'irlik koeffitsienti muhim edi. Bu holda ular prujina materiali va geometrik xususiyatlarni o'zgaruvchilar sifatida aniqladilar. Ular optimallashtirish usuli sifatida genetik algoritmdan foydalanadilar. Avtomobilsozlik sanoatida materiallarning og'irligi transport vositalarining ishlashidan tortib yoqilg'i sarfigacha ko'p jihatdan foydalidir. Osma uchun bobin prujinalarini optimallashtirishda og'irlikni minimallashtirish taniqli tadqiqotdir10. Bahshesh va Bahshesh11 turli xil osma prujina kompozit dizaynlarida minimal og'irlik va maksimal cho'zilish kuchiga erishish maqsadida ANSYS muhitida o'z ishlarida E-shisha, uglerod va Kevlar kabi materiallarni o'zgaruvchilar sifatida aniqladilar. Kompozit prujinalarni ishlab chiqishda ishlab chiqarish jarayoni juda muhim. Shunday qilib, optimallashtirish muammosida turli xil o'zgaruvchilar, masalan, ishlab chiqarish usuli, jarayonda bajariladigan qadamlar va ushbu qadamlarning ketma-ketligi rol o'ynaydi12,13. Dinamik tizimlar uchun prujinalarni loyihalashda tizimning tabiiy chastotalari hisobga olinishi kerak. Rezonansning oldini olish uchun prujinaning birinchi tabiiy chastotasi tizimning tabiiy chastotasidan kamida 5-10 baravar ko'p bo'lishi tavsiya etiladi14. Taktak va boshqalar7 prujinaning massasini minimallashtirishga va birinchi tabiiy chastotani g'altak prujinasini loyihalashda maqsadli funktsiyalar sifatida maksimal darajada oshirishga qaror qilishdi. Ular Matlab optimallashtirish vositasida naqsh qidirish, ichki nuqta, faol to'plam va genetik algoritm usullaridan foydalanganlar. Analitik tadqiqotlar prujinani loyihalash tadqiqotlarining bir qismidir va bu sohada Cheklangan Element Usuli mashhur15. Patil va boshqalar16 analitik protsedura yordamida siqishni spiral prujinasining og'irligini kamaytirish uchun optimallashtirish usulini ishlab chiqdilar va chekli element usuli yordamida analitik tenglamalarni sinab ko'rishdi. Prujinaning foydaliligini oshirishning yana bir mezoni - bu uning saqlay oladigan energiyasining oshishi. Bu holat, shuningdek, prujinaning uzoq vaqt davomida foydaliligini saqlab qolishini ta'minlaydi. Rahul va Rameshkumar17 Avtomobil g'altak prujinalari dizaynlarida prujina hajmini kamaytirish va kuchlanish energiyasini oshirishga intilishadi. Ular optimallashtirish tadqiqotlarida genetik algoritmlardan ham foydalanganlar.
Ko'rinib turibdiki, optimallashtirish tadqiqotidagi parametrlar tizimdan tizimga farq qiladi. Umuman olganda, qattiqlik va siljish kuchlanishi parametrlari u ko'taradigan yuk hal qiluvchi omil bo'lgan tizimda muhimdir. Material tanlash ushbu ikki parametr bilan og'irlik chegarasi tizimiga kiritilgan. Boshqa tomondan, yuqori dinamik tizimlarda rezonanslarning oldini olish uchun tabiiy chastotalar tekshiriladi. Foydalilik muhim bo'lgan tizimlarda energiya maksimal darajada oshiriladi. Optimallashtirish tadqiqotlarida, FEM analitik tadqiqotlar uchun ishlatilsa-da, genetik algoritm14,18 va kulrang bo'ri algoritmi19 kabi metaevristik algoritmlar klassik Nyuton usuli bilan birgalikda ma'lum parametrlar oralig'ida qo'llanilishini ko'rish mumkin. Metaevristik algoritmlar qisqa vaqt ichida, ayniqsa populyatsiya ta'sirida optimal holatga yaqinlashadigan tabiiy moslashuv usullari asosida ishlab chiqilgan20,21. Qidiruv sohasida populyatsiyaning tasodifiy taqsimlanishi bilan ular mahalliy optimadan qochib, global optimaga o'tadi22. Shunday qilib, so'nggi yillarda u ko'pincha real sanoat muammolari kontekstida qo'llanilmoqda23,24.
Ushbu tadqiqotda ishlab chiqilgan katlama mexanizmi uchun muhim holat shundaki, parvozdan oldin yopiq holatda bo'lgan qanotlar naychadan chiqqandan keyin ma'lum vaqt o'tgach ochiladi. Shundan so'ng, qulflash elementi qanotni to'sib qo'yadi. Shuning uchun, prujinalar parvoz dinamikasiga bevosita ta'sir qilmaydi. Bu holda, optimallashtirishning maqsadi prujinaning harakatini tezlashtirish uchun saqlangan energiyani maksimal darajada oshirish edi. Rulo diametri, sim diametri, rulonlar soni va burilish optimallashtirish parametrlari sifatida aniqlandi. Prujinaning kichik o'lchamlari tufayli og'irlik maqsad deb hisoblanmadi. Shuning uchun material turi qat'iy deb aniqlandi. Mexanik deformatsiyalar uchun xavfsizlik chegarasi muhim cheklov sifatida aniqlanadi. Bundan tashqari, mexanizmning ko'lamiga o'zgaruvchan o'lcham cheklovlari kiradi. BA metaevristik usuli optimallashtirish usuli sifatida tanlandi. BA o'zining moslashuvchan va sodda tuzilishi hamda mexanik optimallashtirish tadqiqotlaridagi yutuqlari uchun afzal ko'rildi25. Tadqiqotning ikkinchi qismida katlama mexanizmining asosiy dizayni va prujina dizayni doirasida batafsil matematik ifodalar kiritilgan. Uchinchi qism optimallashtirish algoritmi va optimallashtirish natijalarini o'z ichiga oladi. 4-bob ADAMS dasturida tahlil o'tkazadi. Prujinalarning yaroqliligi ishlab chiqarishdan oldin tahlil qilinadi. Oxirgi bo'limda eksperimental natijalar va sinov tasvirlari mavjud. Tadqiqotda olingan natijalar, shuningdek, DOE yondashuvidan foydalangan holda mualliflarning oldingi ishlari bilan taqqoslandi.
Ushbu tadqiqotda ishlab chiqilgan qanotlar raketa yuzasiga qarab buklanishi kerak. Qanotlar buklangan holatdan ochilgan holatga aylanadi. Buning uchun maxsus mexanizm ishlab chiqilgan. 1-rasmda raketa koordinatalar tizimidagi buklangan va ochilgan konfiguratsiya5 ko'rsatilgan.
2-rasmda mexanizmning kesim ko'rinishi ko'rsatilgan. Mexanizm bir nechta mexanik qismlardan iborat: (1) asosiy korpus, (2) qanot vali, (3) podshipnik, (4) qulflash korpusi, (5) qulflash vtulkasi, (6) to'xtash pimi, (7) burish prujinasi va (8) siqish prujinalari. Qanot vali (2) qulflash gilzasi (4) orqali burish prujinasiga (7) ulangan. Raketa uchib ketgandan so'ng, uch qism ham bir vaqtning o'zida aylanadi. Ushbu aylanish harakati bilan qanotlar oxirgi holatiga qaytadi. Shundan so'ng, pim (6) siqish prujinasi (8) tomonidan harakatga keltiriladi va shu bilan qulflash korpusining (4)5 butun mexanizmini bloklaydi.
Elastik modul (E) va siljish moduli (G) prujinaning asosiy dizayn parametrlari hisoblanadi. Ushbu tadqiqotda prujina materiali sifatida yuqori uglerodli prujinali po'lat sim (Musiqa simi ASTM A228) tanlangan. Boshqa parametrlar sim diametri (d), o'rtacha g'altak diametri (Dm), g'altaklar soni (N) va prujinaning og'ishi (siqish prujinalari uchun xd va burish prujinalari uchun θ)26. Siqish prujinalari \({(SE}_{x})\) va burish (\({SE}_{\theta}\)) prujinalari uchun saqlangan energiyani (1) va (2)26 tenglamadan hisoblash mumkin. (Siqish prujinasi uchun siljish moduli (G) qiymati 83.7E9 Pa, burish prujinasi uchun elastik modul (E) qiymati esa 203.4E9 Pa.)
Tizimning mexanik o'lchamlari prujinaning geometrik cheklovlarini bevosita belgilaydi. Bundan tashqari, raketa joylashgan sharoitlarni ham hisobga olish kerak. Bu omillar prujina parametrlarining chegaralarini belgilaydi. Yana bir muhim cheklov xavfsizlik omilidir. Xavfsizlik omili ta'rifi Shigley va boshqalar tomonidan batafsil tavsiflangan.26. Siqish prujinasi xavfsizlik omili (SFC) maksimal ruxsat etilgan kuchlanishning uzluksiz uzunlikdagi kuchlanishga bo'linishi sifatida aniqlanadi. SFC (3), (4), (5) va (6)26 tenglamalar yordamida hisoblanishi mumkin. (Ushbu tadqiqotda ishlatilgan prujina materiali uchun \({S}_{sy}=980 MPa\)). F tenglamadagi kuchni va KB 26 ga teng Bergstrasser koeffitsientini ifodalaydi.
Prujinaning burish xavfsizlik koeffitsienti (SFT) M ni k ga bo'lish orqali aniqlanadi. SFT ni (7), (8), (9) va (10)26 tenglamadan hisoblash mumkin. (Ushbu tadqiqotda ishlatilgan material uchun \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). Tenglamada M moment uchun, \({k}^{^{\prime}}\) prujina doimiysi (moment/aylanish) uchun va Ki kuchlanishni to'g'rilash koeffitsienti uchun ishlatiladi.
Ushbu tadqiqotda optimallashtirishning asosiy maqsadi prujina energiyasini maksimal darajada oshirishdir. Maqsad funksiyasi \(f(X)\) ni maksimal darajada oshiradigan \(\overrightarrow{\{X\}}\) ni topish uchun formuladan o'tgan. \({f}_{1}(X)\) va \({f}_{2}(X)\) mos ravishda siqish va burish prujinasining energiya funktsiyalari hisoblanadi. Optimallashtirish uchun ishlatiladigan hisoblangan o'zgaruvchilar va funksiyalar quyidagi tenglamalarda ko'rsatilgan.
Prujina dizayniga qo'yilgan turli cheklovlar quyidagi tenglamalarda keltirilgan. (15) va (16) tenglamalar mos ravishda siqish va burish prujinalari uchun xavfsizlik omillarini ifodalaydi. Ushbu tadqiqotda SFC 1,2 dan katta yoki teng, SFT esa θ26 dan katta yoki teng bo'lishi kerak.
BA asalarilarning chang qidirish strategiyalaridan ilhomlangan27. Asalarilar unumdor chang dalalariga ko'proq ozuqa yig'uvchilarni va unumdorligi pastroq chang dalalariga kamroq ozuqa yig'uvchilarni yuborish orqali qidiradilar. Shunday qilib, asalarilar populyatsiyasidan eng katta samaradorlikka erishiladi. Boshqa tomondan, skaut asalarilar changning yangi joylarini qidirishda davom etadilar va agar avvalgidan ko'ra unumdorroq joylar bo'lsa, ko'plab ozuqa yig'uvchilar ushbu yangi hududga yo'naltiriladi28. BA ikki qismdan iborat: mahalliy qidiruv va global qidiruv. Mahalliy qidiruv asalarilar kabi minimal darajaga yaqinroq (elita joylari) ko'proq jamoalarni qidiradi va boshqa joylarni (optimal yoki tanlangan joylar) kamroq qidiradi. Global qidiruv qismida ixtiyoriy qidiruv amalga oshiriladi va agar yaxshi qiymatlar topilsa, stansiyalar keyingi iteratsiyada mahalliy qidiruv qismiga ko'chiriladi. Algoritm ba'zi parametrlarni o'z ichiga oladi: skaut asalarilar soni (n), mahalliy qidiruv joylari soni (m), elita joylari soni (e), elita joylaridagi ozuqa yig'uvchilar soni (nep), optimal hududlardagi ozuqa yig'uvchilar soni. Sayt (nsp), mahalla hajmi (ngh) va iteratsiyalar soni (I)29. BA psevdokodi 3-rasmda ko'rsatilgan.
Algoritm \({g}_{1}(X)\) va \({g}_{2}(X)\) oralig'ida ishlashga harakat qiladi. Har bir iteratsiya natijasida optimal qiymatlar aniqlanadi va eng yaxshi qiymatlarni olish uchun ushbu qiymatlar atrofida populyatsiya to'planadi. Cheklovlar mahalliy va global qidiruv bo'limlarida tekshiriladi. Mahalliy qidiruvda, agar bu omillar mos bo'lsa, energiya qiymati hisoblanadi. Agar yangi energiya qiymati optimal qiymatdan katta bo'lsa, yangi qiymatni optimal qiymatga tayinlang. Agar qidiruv natijasida topilgan eng yaxshi qiymat joriy elementdan katta bo'lsa, yangi element to'plamga kiritiladi. Mahalliy qidiruvning blok-sxemasi 4-rasmda ko'rsatilgan.
Populyatsiya BA ning asosiy parametrlaridan biridir. Avvalgi tadqiqotlardan ko'rinib turibdiki, populyatsiyani kengaytirish talab qilinadigan iteratsiyalar sonini kamaytiradi va muvaffaqiyat ehtimolini oshiradi. Biroq, funktsional baholashlar soni ham ortib bormoqda. Ko'p sonli elita saytlarining mavjudligi ishlashga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. Elita saytlari soni nol30 bo'lmasa, kam bo'lishi mumkin. Skaut asalari populyatsiyasining hajmi (n) odatda 30 va 100 orasida tanlanadi. Ushbu tadqiqotda tegishli sonni aniqlash uchun 30 va 50 stsenariylari bajarildi (2-jadval). Boshqa parametrlar populyatsiyaga qarab aniqlanadi. Tanlangan saytlar soni (m) populyatsiya sonining (taxminan) 25% ni tashkil qiladi va tanlangan saytlar orasida elita saytlari soni (e) m ning 25% ni tashkil qiladi. Oziqlanadigan asalarilar soni (qidiruvlar soni) elita uchastkalari uchun 100 va boshqa mahalliy uchastkalar uchun 30 ta qilib tanlandi. Qo'shnichilik qidiruvi barcha evolyutsion algoritmlarning asosiy tushunchasidir. Ushbu tadqiqotda qo'shnilarni qisqartirish usuli qo'llanildi. Bu usul har bir iteratsiya davomida mahalla hajmini ma'lum bir tezlikda kamaytiradi. Kelajakdagi iteratsiyalarda aniqroq qidiruv uchun kichikroq mahalla qiymatlaridan foydalanish mumkin30.
Har bir stsenariy uchun optimallashtirish algoritmining takrorlanuvchanligini tekshirish uchun ketma-ket o'nta sinov o'tkazildi. 5-rasmda 1-sxema uchun burama prujinani optimallashtirish natijalari va 6-rasmda 2-sxema uchun ko'rsatilgan. Sinov ma'lumotlari 3 va 4-jadvallarda ham keltirilgan (siqish prujinasi uchun olingan natijalarni o'z ichiga olgan jadval S1 qo'shimcha ma'lumotida keltirilgan). Asalarilar populyatsiyasi birinchi iteratsiyada yaxshi qiymatlarni qidirishni kuchaytiradi. 1-stsenariyda ba'zi sinovlarning natijalari maksimal darajadan past edi. 2-stsenariyda populyatsiyaning ko'payishi va boshqa tegishli parametrlar tufayli barcha optimallashtirish natijalari maksimal darajaga yaqinlashayotganini ko'rish mumkin. 2-stsenariydagi qiymatlar algoritm uchun etarli ekanligini ko'rish mumkin.
Iteratsiyalarda energiyaning maksimal qiymatini olishda, tadqiqot uchun cheklov sifatida xavfsizlik koeffitsienti ham taqdim etiladi. Xavfsizlik koeffitsienti uchun jadvalga qarang. BA yordamida olingan energiya qiymatlari 5-jadvaldagi 5 DOE usuli yordamida olingan qiymatlar bilan taqqoslanadi. (Ishlab chiqarish qulayligi uchun burama prujinaning burilishlar soni (N) 4,88 o'rniga 4,9 ni tashkil qiladi va siqish prujinasida defleksiya (xd) 7,99 mm o'rniga 8 mm ni tashkil qiladi.) BA yaxshiroq natija ekanligini ko'rish mumkin. BA barcha qiymatlarni mahalliy va global qidiruvlar orqali baholaydi. Shu tarzda u ko'proq alternativalarni tezroq sinab ko'rishi mumkin.
Ushbu tadqiqotda Adams qanot mexanizmining harakatini tahlil qilish uchun ishlatilgan. Adamsga avval mexanizmning 3D modeli beriladi. Keyin oldingi bo'limda tanlangan parametrlar bilan prujinani aniqlang. Bundan tashqari, haqiqiy tahlil uchun boshqa ba'zi parametrlarni aniqlash kerak. Bular ulanishlar, material xususiyatlari, kontakt, ishqalanish va tortishish kuchi kabi fizik parametrlardir. Pichoq vali va podshipnik o'rtasida aylanadigan birikma mavjud. 5-6 ta silindrsimon birikmalar mavjud. 5-1 ta qo'zg'almas birikmalar mavjud. Asosiy korpus alyuminiy materialdan yasalgan va qo'zg'almas. Qolgan qismlarning materiali po'latdir. Material turiga qarab ishqalanish koeffitsientini, kontakt qattiqligini va ishqalanish yuzasining penetratsiya chuqurligini tanlang. (zanglamaydigan po'lat AISI 304) Ushbu tadqiqotda muhim parametr qanot mexanizmining ochilish vaqti bo'lib, u 200 ms dan kam bo'lishi kerak. Shuning uchun, tahlil paytida qanotning ochilish vaqtiga e'tibor bering.
Adams tahlili natijasida qanot mexanizmining ochilish vaqti 74 millisekundni tashkil etdi. 1 dan 4 gacha bo'lgan dinamik simulyatsiya natijalari 7-rasmda ko'rsatilgan. 5-rasmdagi birinchi rasm simulyatsiya boshlanish vaqti va qanotlar buklanish uchun kutish holatida. (2) Qanot 43 daraja aylanganda 40 ms dan keyin qanotning holatini ko'rsatadi. (3) 71 millisekunddan keyin qanotning holatini ko'rsatadi. Shuningdek, oxirgi rasmda (4) qanotning burilishining tugashi va ochiq holat ko'rsatilgan. Dinamik tahlil natijasida qanotning ochilish mexanizmi 200 ms maqsadli qiymatidan sezilarli darajada qisqaroq ekanligi kuzatildi. Bundan tashqari, prujinalarni o'lchashda xavfsizlik chegaralari adabiyotda tavsiya etilgan eng yuqori qiymatlardan tanlangan.
Barcha dizayn, optimallashtirish va simulyatsiya tadqiqotlari tugagandan so'ng, mexanizmning prototipi ishlab chiqarildi va integratsiya qilindi. Keyin simulyatsiya natijalarini tekshirish uchun prototip sinovdan o'tkazildi. Avval asosiy korpus mahkamlandi va qanotlar buklandi. Keyin qanotlar buklangan holatdan qo'yib yuborildi va qanotlarning buklangan holatdan ochilgan holatga aylanishi videotasvirga olindi. Taymer shuningdek, video yozuv paytida vaqtni tahlil qilish uchun ham ishlatilgan.
8-rasmda 1-4 raqamli video kadrlar ko'rsatilgan. Rasmdagi 1-kadr buklangan qanotlarning qo'yib yuborilish momentini ko'rsatadi. Bu moment t0 vaqtning boshlang'ich momenti hisoblanadi. 2 va 3-kadrlarda qanotlarning dastlabki momentdan 40 ms va 70 ms keyin joylashgan joylari ko'rsatilgan. 3 va 4-kadrlarni tahlil qilishda qanotning harakati t0 dan keyin 90 ms da barqarorlashishi va qanotning ochilishi 70 va 90 ms orasida yakunlanishi ko'rinadi. Bu holat simulyatsiya ham, prototip sinovi ham taxminan bir xil qanotni ochish vaqtini berishini va dizayn mexanizmning ishlash talablariga javob berishini anglatadi.
Ushbu maqolada, qanotlarni yig'ish mexanizmida ishlatiladigan burish va siqish prujinalari BA yordamida optimallashtirilgan. Parametrlarga bir nechta iteratsiyalar bilan tezda erishish mumkin. Burish prujinasi 1075 mJ va siqish prujinasi 37,24 mJ ga baholangan. Bu qiymatlar avvalgi DOE tadqiqotlariga qaraganda 40-50% yaxshiroq. Prujina mexanizmga integratsiya qilingan va ADAMS dasturida tahlil qilingan. Tahlil qilinganda, qanotlar 74 millisekund ichida ochilgani aniqlandi. Bu qiymat loyihaning 200 millisekundlik maqsadidan ancha past. Keyingi eksperimental tadqiqotda yoqish vaqti taxminan 90 ms deb o'lchandi. Tahlillar orasidagi bu 16 millisekundlik farq dasturiy ta'minotda modellashtirilmagan atrof-muhit omillari bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Tadqiqot natijasida olingan optimallashtirish algoritmi turli xil prujina dizaynlari uchun ishlatilishi mumkin deb ishoniladi.
Prujina materiali oldindan belgilangan va optimallashtirishda o'zgaruvchi sifatida ishlatilmagan. Samolyotlar va raketalarda ko'plab turli xil prujinalar ishlatilganligi sababli, kelajakdagi tadqiqotlarda optimal prujina dizayniga erishish uchun turli xil materiallardan foydalangan holda boshqa turdagi prujinalarni loyihalashda BA qo'llaniladi.
Biz ushbu qo'lyozma asl ekanligini, ilgari nashr etilmaganligini va hozirda boshqa joyda nashr etish uchun ko'rib chiqilmayotganligini e'lon qilamiz.
Ushbu tadqiqotda yaratilgan yoki tahlil qilingan barcha ma'lumotlar ushbu nashr etilgan maqolaga [va qo'shimcha ma'lumot fayliga] kiritilgan.
Min, Z., Kin, VK va Richard, LJ Samolyotlar Aerofoto konsepsiyasini tub geometrik o'zgarishlar orqali modernizatsiya qilish. IES J. Civilization Part A. composition. project. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. va Bhushan, B. Qo'ng'izning orqa qanotiga umumiy nuqtai nazar: tuzilishi, mexanik xususiyatlari, mexanizmlari va biologik ilhomi. J. Mecha. Xulq-atvor. Biotibbiyot fanlari. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. va Zhang, F. Gibrid suv osti planeri uchun katlanadigan harakat mexanizmini loyihalash va tahlil qilish. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS va Prithvi, K. Vertolyot gorizontal stabilizatorining katlama mexanizmini loyihalash va tahlil qilish. ichki J. Ing. saqlash tanki. texnologiya. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. va Sahin, M. Eksperimental dizayn yondashuvidan foydalangan holda katlanadigan raketa qanoti dizaynining mexanik parametrlarini optimallashtirish. ichki J. Model. optimallashtirish. 9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Kompozit g'altak prujinalarini loyihalash usuli, ishlashni o'rganish va ishlab chiqarish jarayoni: Sharh. compose. composition. 252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. va Xaddar M. G'altak prujinalarining dinamik dizaynini optimallashtirish. Ovoz uchun qo'llang. 77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M. va Mascle, K. Kuchlanish prujinalarini loyihalashni optimallashtirish tartibi. kompyuter. usulni qo'llash. mo'yna. loyiha. 191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. va Trochu F. Ko'p maqsadli optimallashtirish yordamida kompozit spiral prujinalarni optimal loyihalash. J. Reinf. plastik. compose. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB va Desale, DD Uch g'ildirakli velosipedning oldingi osma prujinalarini optimallashtirish. jarayon. ishlab chiqaruvchi. 20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. va Bahshesh M. Kompozit prujinalar bilan po'latdan yasalgan spiral prujinalarni optimallashtirish. Ichki Jurnal. Ko'p tarmoqli. Ilmiy. Loyiha. 3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. va boshqalar. Kompozit g'altak prujinalarining statik va dinamik ishlashiga ta'sir qiluvchi ko'plab parametrlar haqida bilib oling. J. Market. saqlash tanki. 20, 532–550 (2022).
Frank, J. Kompozit spiral prujinalarni tahlil qilish va optimallashtirish, PhD dissertatsiyasi, Sakramento davlat universiteti (2020).
Gu, Z., Hou, X. va Ye, J. Chiziqli bo'lmagan spiral prujinalarni bir nechta usullar kombinatsiyasidan foydalangan holda loyihalash va tahlil qilish usullari: chekli elementlar tahlili, lotin giperkublari cheklangan namunalar olish va genetik dasturlash. jarayon. Fur instituti. loyiha. CJ Mecha. loyiha. fan. 235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L. va boshqalar. Sozlanishi mumkin bo'lgan prujina tezligi uglerod tolali ko'p simli g'altak prujinalari: Dizayn va mexanizmni o'rganish. J. Market. saqlash tanki. 9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS va Jagtap ST Siqish spiral prujinalarining og'irligini optimallashtirish. Ichki J. Innov. Saqlash idishi. Ko'p tarmoqli. 2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS va Rameshkumar, K. Avtomobilsozlik uchun g'altak prujinalarini ko'p maqsadli optimallashtirish va raqamli simulyatsiya qilish. Alma mater. Bugungi kunda jarayon. 46. ​​4847–4853 (2021).
Bai, JB va boshqalar. Eng yaxshi amaliyotni aniqlash – Genetik algoritmlardan foydalangan holda kompozit spiral tuzilmalarni optimal loyihalash. compose. composition. 268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. va Gokche, H. Siqish prujinasi dizaynining minimal hajmini optimallashtirishga asoslangan 灰狼 optimallashtirish usulidan foydalanish, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. va Sait, SM Avariyalarni optimallashtirish uchun bir nechta agentlardan foydalanadigan metaevristika. ichki J. Veh. 80(2–4), 223–240 (2019).
Yildiz, AR va Erdash, MU Haqiqiy muhandislik muammolarini ishonchli loyihalash uchun yangi gibrid Taguchi-salpa guruhini optimallashtirish algoritmi. Alma mater. test. 63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR va Sait SM Yangi gibrid chigirtka optimallashtirish algoritmidan foydalangan holda robot tutqich mexanizmlarining ishonchli dizayni. ekspert tizimi. 38(3), e12666 (2021).