Дзякуй за наведванне Nature.com. Вы карыстаецеся версіяй браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS. Змеевая трубка з нержавеючай сталі. Для найлепшага карыстання рэкамендуем выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Адлюстроўвае карусель з трох слайдаў адначасова. Выкарыстоўвайце кнопкі «Папярэдні» і «Наступны», каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова, або выкарыстоўвайце кнопкі-паўзункі ў канцы, каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова.
У гэтым даследаванні канструкцыя круцільных і сціскальных спружын механізму складання крыла, які выкарыстоўваецца ў ракеце, разглядаецца як задача аптымізацыі. Пасля таго, як ракета пакіне стартавую трубу, закрытыя крылы павінны быць адкрыты і зафіксаваны на пэўны час. Мэтай даследавання было максімізаваць энергію, якая захоўваецца ў спружынах, каб крылы маглі разгарнуцца ў найкарацейшыя тэрміны. У гэтым выпадку ўраўненне энергіі ў абедзвюх публікацыях было вызначана як мэтавая функцыя ў працэсе аптымізацыі. Дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць шпулек і параметры адхілення, неабходныя для канструкцыі спружыны, былі вызначаны ў якасці зменных аптымізацыі. Існуюць геаметрычныя абмежаванні на зменныя з-за памеру механізму, а таксама абмежаванні на каэфіцыент бяспекі з-за нагрузкі, якую нясуць спружыны. Для вырашэння гэтай задачы аптымізацыі і выканання канструкцыі спружыны быў выкарыстаны алгарытм "мядосабая пчала" (BA). Значэнні энергіі, атрыманыя з дапамогай BA, пераўзыходзяць тыя, што атрыманы ў папярэдніх даследаваннях "Планаванні эксперыментаў" (DOE). Спружыны і механізмы, распрацаваныя з выкарыстаннем параметраў, атрыманых у выніку аптымізацыі, былі ўпершыню прааналізаваны ў праграме ADAMS. Пасля гэтага былі праведзены эксперыментальныя выпрабаванні шляхам інтэграцыі вырабленых спружын у рэальныя механізмы. У выніку выпрабавання было заўважана, што крылы раскрываліся прыкладна праз 90 мілісекунд. Гэта значэнне значна ніжэйшае за мэтавы паказчык праекта ў 200 мілісекунд. Акрамя таго, розніца паміж аналітычнымі і эксперыментальнымі вынікамі складае ўсяго 16 мс.
У самалётах і марскіх транспартных сродках механізмы складання трубчастых спіраляў з нержавеючай сталі маюць вырашальнае значэнне. Гэтыя сістэмы выкарыстоўваюцца ў мадыфікацыях і пераабсталяванні самалётаў для паляпшэння лётных характарыстык і кіравання. У залежнасці ад рэжыму палёту, крылы складаюцца і раскладваюцца па-рознаму, каб паменшыць аэрадынамічны ўплыў1. Гэтую сітуацыю можна параўнаць з рухамі крылаў некаторых птушак і насякомых падчас штодзённага палёту і апускання. Падобным чынам, планёры складаюцца і раскладваюцца ў падводных апаратах, каб паменшыць гідрадынамічныя эфекты і максымізаваць кіравальнасць3. Яшчэ адна мэта гэтых механізмаў - забяспечыць аб'ёмныя перавагі для такіх сістэм, як складанне верталётнага прапелера4 для захоўвання і транспарціроўкі. Крылы ракеты таксама складаюцца, каб паменшыць месца для захоўвання. Такім чынам, больш ракет можна размясціць на меншай плошчы пускавой устаноўкі5. Кампаненты, якія эфектыўна выкарыстоўваюцца пры складанні і раскладванні, звычайна з'яўляюцца спружынамі. У момант складання ў ёй назапашваецца энергія і вызваляецца ў момант раскладання. Дзякуючы сваёй гнуткай структуры назапашаная і вызваленая энергія ўраўнаважваюцца. Спружына ў асноўным прызначана для сістэмы, і такая канструкцыя ўяўляе сабой праблему аптымізацыі6. Таму што, хоць ён уключае розныя зменныя, такія як дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць віткоў, вугал нахілу спіралі і тып матэрыялу, існуюць таксама такія крытэрыі, як маса, аб'ём, мінімальнае размеркаванне напружання або максімальная даступнасць энергіі7.
Гэта даследаванне пралівае святло на канструкцыю і аптымізацыю спружын для механізмаў складання крылаў, якія выкарыстоўваюцца ў ракетных сістэмах. Знаходзячыся ўнутры стартавай трубы перад палётам, крылы застаюцца складзенымі на паверхні ракеты, а пасля выхаду з стартавай трубы яны раскладваюцца на працягу пэўнага часу і застаюцца прыціснутымі да паверхні. Гэты працэс мае вырашальнае значэнне для належнага функцыянавання ракеты. У распрацаваным механізме складання раскрыццё крылаў ажыццяўляецца круцільнымі спружынамі, а блакіроўка — спружынамі сціску. Для распрацоўкі падыходнай спружыны неабходна выканаць працэс аптымізацыі. У рамках аптымізацыі спружын у літаратуры ёсць розныя прымяненні.
Парэдэс і інш.8 вызначылі максімальны каэфіцыент даўгавечнасці пры стомленасці як мэтавую функцыю для праектавання спіральных спружын і выкарысталі квазіньютанаўскі метад у якасці метаду аптымізацыі. Зменнымі пры аптымізацыі былі вызначаны дыяметр дроту, дыяметр шпулькі, колькасць віткоў і даўжыня спружыны. Іншым параметрам канструкцыі спружыны з'яўляецца матэрыял, з якога яна выраблена. Таму гэта было ўлічана ў даследаваннях праектавання і аптымізацыі. Зебдзі і інш.9 паставілі мэты максімальнай калянасці і мінімальнай вагі ў мэтавай функцыі ў сваім даследаванні, дзе каэфіцыент вагі быў значным. У гэтым выпадку яны вызначылі матэрыял спружыны і геаметрычныя ўласцівасці ў якасці зменных. Яны выкарыстоўваюць генетычны алгарытм у якасці метаду аптымізацыі. У аўтамабільнай прамысловасці вага матэрыялаў карысная ў многіх адносінах, ад прадукцыйнасці аўтамабіля да спажывання паліва. Мінімізацыя вагі пры аптымізацыі спіральных спружын для падвескі - гэта добра вядомае даследаванне10. Бахшэш і Бахшэш11 вызначылі такія матэрыялы, як шкло Е, вуглярод і кеўлар, у якасці зменных у сваёй працы ў асяроддзі ANSYS з мэтай дасягнення мінімальнай вагі і максімальнай трываласці на расцяжэнне ў розных кампазітных канструкцыях спружын падвескі. Вытворчы працэс мае вырашальнае значэнне пры распрацоўцы кампазітных спружын. Такім чынам, у задачы аптымізацыі ўплываюць розныя зменныя, такія як метад вытворчасці, этапы працэсу і паслядоўнасць гэтых этапаў12,13. Пры праектаванні спружын для дынамічных сістэм неабходна ўлічваць уласныя частоты сістэмы. Рэкамендуецца, каб першая ўласная частата спружыны была як мінімум у 5-10 разоў большай за ўласную частату сістэмы, каб пазбегнуць рэзанансу14. Тактак і інш.7 вырашылі мінімізаваць масу спружыны і максімізаваць першую ўласную частату ў якасці мэтавых функцый пры праектаванні спіральнай спружыны. Яны выкарысталі метады пошуку шаблонаў, унутранай кропкі, актыўнага мноства і генетычнага алгарытму ў інструменце аптымізацыі Matlab. Аналітычнае даследаванне з'яўляецца часткай даследаванняў праектавання спружын, і метад канчатковых элементаў папулярны ў гэтай галіне15. Паціл і інш.16 распрацавалі метад аптымізацыі для зніжэння вагі спіральнай спружыны сціску з выкарыстаннем аналітычнай працэдуры і праверылі аналітычныя ўраўненні з выкарыстаннем метаду канчатковых элементаў. Яшчэ адным крытэрыем павышэння карыснасці спружыны з'яўляецца павелічэнне энергіі, якую яна можа захоўваць. Гэты выпадак таксама гарантуе, што спружына захавае сваю карыснасць на працягу доўгага перыяду часу. Рахул і Рамешкумар17 імкнуцца паменшыць аб'ём спружыны і павялічыць энергію дэфармацыі ў канструкцыях аўтамабільных спружын. Яны таксама выкарыстоўвалі генетычныя алгарытмы ў даследаваннях аптымізацыі.
Як бачна, параметры ў аптымізацыйным даследаванні адрозніваюцца ад сістэмы да сістэмы. У цэлым, параметры калянасці і напружання зруху важныя ў сістэме, дзе вызначальным фактарам з'яўляецца нагрузка, якую яна нясе. Выбар матэрыялу ўключаны ў сістэму абмежавання вагі з гэтымі двума параметрамі. З іншага боку, уласныя частоты правяраюцца, каб пазбегнуць рэзанансаў у высокадынамічных сістэмах. У сістэмах, дзе важная карыснасць, энергія максімізуецца. У аптымізацыйных даследаваннях, хоць МКЭ выкарыстоўваецца для аналітычных даследаванняў, можна ўбачыць, што метаэўрыстычныя алгарытмы, такія як генетычны алгарытм14,18 і алгарытм шэрага ваўка19, выкарыстоўваюцца разам з класічным метадам Ньютана ў дыяпазоне пэўных параметраў. Метаэўрыстычныя алгарытмы былі распрацаваны на аснове метадаў натуральнай адаптацыі, якія набліжаюцца да аптымальнага стану за кароткі прамежак часу, асабліва пад уплывам папуляцыі20,21. Пры выпадковым размеркаванні папуляцыі ў вобласці пошуку яны пазбягаюць лакальных оптымаў і рухаюцца да глабальных оптымаў22. Такім чынам, у апошнія гады ён часта выкарыстоўваецца ў кантэксце рэальных прамысловых праблем23,24.
Крытычным выпадкам для механізму складання, распрацаванага ў гэтым даследаванні, з'яўляецца тое, што крылы, якія знаходзіліся ў закрытым становішчы перад палётам, раскрываюцца праз пэўны час пасля пакідання трубы. Пасля гэтага блакіруючы элемент блакуе крыло. Такім чынам, спружыны не ўплываюць непасрэдна на дынаміку палёту. У гэтым выпадку мэтай аптымізацыі было максімізаваць назапашаную энергію для паскарэння руху спружыны. Дыяметр рулона, дыяметр дроту, колькасць рулонаў і прагін былі вызначаны ў якасці параметраў аптымізацыі. З-за малога памеру спружыны вага не лічылася мэтай. Таму тып матэрыялу вызначаецца як фіксаваны. Запас трываласці для механічных дэфармацый вызначаецца як крытычнае абмежаванне. Акрамя таго, у аб'ём механізму ўключаны зменныя абмежаванні памеру. У якасці метаду аптымізацыі быў абраны метаэўрыстычны метад BA. BA быў пераважным за сваю гнуткую і простую структуру, а таксама за свае дасягненні ў даследаваннях механічнай аптымізацыі25. У другой частцы даследавання падрабязныя матэматычныя выразы ўключаны ў аснову базавай канструкцыі і канструкцыі спружыны механізму складання. Трэцяя частка змяшчае алгарытм аптымізацыі і вынікі аптымізацыі. У раздзеле 4 праводзіцца аналіз у праграме ADAMS. Прыдатнасць спружын аналізуецца перад вытворчасцю. Апошні раздзел змяшчае эксперыментальныя вынікі і тэставыя выявы. Вынікі, атрыманыя ў даследаванні, таксама параўноўваліся з папярэднімі працамі аўтараў з выкарыстаннем падыходу DOE.
Крылы, распрацаваныя ў гэтым даследаванні, павінны складацца да паверхні ракеты. Крылы паварочваюцца са складзенага ў раскладзенае становішча. Для гэтага быў распрацаваны спецыяльны механізм. На мал. 1 паказана складзеная і раскладзеная канфігурацыя5 у сістэме каардынат ракеты.
На мал. 2 паказаны разрэз механізму. Механізм складаецца з некалькіх механічных частак: (1) асноўнага корпуса, (2) вала крыла, (3) падшыпніка, (4) корпуса замка, (5) утулкі замка, (6) штыфта-стопора, (7) тарсійнай спружыны і (8) спружын сціску. Вал крыла (2) злучаны з тарсійнай спружынай (7) праз фіксуючую ўтулку (4). Усе тры часткі адначасова круцяцца пасля ўзлёту ракеты. Пры гэтым вярчальным руху крылы паварочваюцца ў канчатковае становішча. Пасля гэтага штыфт (6) прыводзіцца ў дзеянне сціскальнай спружынай (8), тым самым блакуючы ўвесь механізм фіксуючага корпуса (4)5.
Модуль пругкасці (E) і модуль зруху (G) з'яўляюцца ключавымі параметрамі канструкцыі спружыны. У гэтым даследаванні ў якасці матэрыялу спружыны быў абраны дрот з высокавугляродзістай спружыннай сталі (музычны дрот ASTM A228). Іншымі параметрамі з'яўляюцца дыяметр дроту (d), сярэдні дыяметр вітка (Dm), колькасць віткоў (N) і прагін спружыны (xd для спружын сціску і θ для спружын кручэння)26. Запасеную энергію для спружын сціску \({(SE}_{x})\) і спружын кручэння (\({SE}_{\theta}\)) можна разлічыць па ўраўненнях (1) і (2)26. (Значэнне модуля зруху (G) для спружыны сціску складае 83,7E9 Па, а значэнне модуля пругкасці (E) для спружыны кручэння — 203,4E9 Па.)
Механічныя памеры сістэмы непасрэдна вызначаюць геаметрычныя абмежаванні спружыны. Акрамя таго, неабходна ўлічваць і ўмовы, у якіх будзе знаходзіцца ракета. Гэтыя фактары вызначаюць межы параметраў спружыны. Яшчэ адным важным абмежаваннем з'яўляецца каэфіцыент бяспекі. Вызначэнне каэфіцыента бяспекі падрабязна апісана Шыглі і інш.26. Каэфіцыент бяспекі спружыны сціску (SFC) вызначаецца як максімальна дапушчальнае напружанне, падзеленае на напружанне па бесперапыннай даўжыні. SFC можна разлічыць з дапамогай ураўненняў (3), (4), (5) і (6)26. (Для матэрыялу спружыны, які выкарыстоўваецца ў гэтым даследаванні, \({S}_{sy}=980 МПа\)). F прадстаўляе сілу ў ураўненні, а KB прадстаўляе каэфіцыент Бергштрасэра, роўны 26.
Каэфіцыент бяспекі спружыны пры кручэнні (SFT) вызначаецца як M, падзелены на k. SFT можна разлічыць па ўраўненнях (7), (8), (9) і (10)26. (Для матэрыялу, які выкарыстоўваецца ў гэтым даследаванні, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). У ўраўненні M выкарыстоўваецца для крутоўнага моманту, \({k}^{^{\prime}}\) выкарыстоўваецца для пастаяннай спружыны (крутоўны момант/паварот), а Ki выкарыстоўваецца для карэкціруючага каэфіцыента напружання.
Асноўная мэта аптымізацыі ў гэтым даследаванні — максімізацыя энергіі спружыны. Мэтавая функцыя сфармулявана так, каб знайсці функцыю (\overrightarrow{\{X\}}\), якая максімізуе \(f(X)\). \({f}_{1}(X)\) і \({f}_{2}(X)\) — гэта функцыі энергіі спружыны сціску і кручэння адпаведна. Разліковыя зменныя і функцыі, якія выкарыстоўваюцца для аптымізацыі, паказаны ў наступных ураўненнях.
Розныя абмежаванні, якія накладваюцца на канструкцыю спружыны, прыведзены ў наступных ураўненнях. Ураўненні (15) і (16) прадстаўляюць каэфіцыенты бяспекі для спружын сціску і кручэння адпаведна. У гэтым даследаванні SFC павінен быць большым або роўным 1,2, а SFT павінен быць большым або роўным θ26.
BA быў натхнёны стратэгіямі пошуку пылка пчоламі27. Пчолы шукаюць, адпраўляючы больш пчол-фуражырак на ўрадлівыя пылковыя палі і менш — на менш урадлівыя пылковыя палі. Такім чынам дасягаецца найбольшая эфектыўнасць папуляцыі пчол. З іншага боку, пчолы-разведчыкі працягваюць шукаць новыя зоны пылка, і калі ёсць больш прадуктыўныя зоны, чым раней, многія пчолы-фуражыры будуць накіраваны ў гэтую новую зону28. BA складаецца з дзвюх частак: лакальнага пошуку і глабальнага пошуку. Лакальны пошук шукае больш супольнасцей паблізу мінімуму (элітныя ўчасткі), такіх як пчолы, і менш шукае іншыя ўчасткі (аптымальныя або абраныя ўчасткі). У частцы глабальнага пошуку выконваецца адвольны пошук, і калі знаходзяцца добрыя значэнні, станцыі перамяшчаюцца ў частку лакальнага пошуку ў наступнай ітэрацыі. Алгарытм змяшчае некаторыя параметры: колькасць пчол-разведчыкаў (n), колькасць лакальных пошукавых участкаў (m), колькасць элітных участкаў (e), колькасць пчол-фуражырак на элітных участках (nep), колькасць пчол-фуражырак у аптымальных зонах. Участак (nsp), памер раёна (ngh) і колькасць ітэрацый (I)29. Псеўдакод BA паказаны на малюнку 3.
Алгарытм спрабуе працаваць паміж \({g}_{1}(X)\) і \({g}_{2}(X)\). У выніку кожнай ітэрацыі вызначаюцца аптымальныя значэнні, і вакол гэтых значэнняў збіраецца папуляцыя, каб паспрабаваць атрымаць найлепшыя значэнні. Абмежаванні правяраюцца ў раздзелах лакальнага і глабальнага пошуку. Пры лакальным пошуку, калі гэтыя фактары адпавядаюць, разлічваецца значэнне энергіі. Калі новае значэнне энергіі большае за аптымальнае, новае значэнне прысвойваецца аптымальнаму значэнню. Калі найлепшае значэнне, знойдзенае ў выніку пошуку, большае за бягучы элемент, новы элемент будзе ўключаны ў калекцыю. Блок-схема лакальнага пошуку паказана на малюнку 4.
Папуляцыя з'яўляецца адным з ключавых параметраў у BA. З папярэдніх даследаванняў відаць, што пашырэнне папуляцыі памяншае колькасць неабходных ітэрацый і павялічвае верагоднасць поспеху. Аднак колькасць функцыянальных ацэнак таксама павялічваецца. Наяўнасць вялікай колькасці элітных участкаў не аказвае істотнага ўплыву на прадукцыйнасць. Колькасць элітных участкаў можа быць нізкай, калі яна не роўная нулю30. Памер папуляцыі пчол-разведчыкаў (n) звычайна выбіраецца паміж 30 і 100. У гэтым даследаванні для вызначэння адпаведнай колькасці былі выкананы як 30, так і 50 сцэнарыяў (табліца 2). Іншыя параметры вызначаюцца ў залежнасці ад папуляцыі. Колькасць выбраных участкаў (m) складае (прыблізна) 25% ад памеру папуляцыі, а колькасць элітных участкаў (e) сярод выбраных участкаў складае 25% ад m. Колькасць кармлячыхся пчол (колькасць пошукаў) была выбрана роўнай 100 для элітных участкаў і 30 для іншых лакальных участкаў. Пошук па суседстве з'яўляецца асноўнай канцэпцыяй усіх эвалюцыйных алгарытмаў. У гэтым даследаванні быў выкарыстаны метад звужэння суседзяў. Гэты метад памяншае памер суседства з пэўнай хуткасцю падчас кожнай ітэрацыі. У наступных ітэрацыях для больш дакладнага пошуку можна выкарыстоўваць меншыя значэнні суседства.
Для кожнага сцэнарыя было праведзена дзесяць паслядоўных тэстаў для праверкі ўзнаўляльнасці алгарытму аптымізацыі. На мал. 5 паказаны вынікі аптымізацыі спружыны кручэння для схемы 1, а на мал. 6 – для схемы 2. Дадзеныя тэстаў таксама прыведзены ў табліцах 3 і 4 (табліца, якая змяшчае атрыманыя вынікі для спружыны сціску, знаходзіцца ў дадатковай інфармацыі S1). Папуляцыя пчол інтэнсіфікуе пошук добрых значэнняў у першай ітэрацыі. У сцэнарыі 1 вынікі некаторых тэстаў былі ніжэйшыя за максімальныя. У сцэнарыі 2 відаць, што ўсе вынікі аптымізацыі набліжаюцца да максімуму з-за павелічэння папуляцыі і іншых адпаведных параметраў. Відаць, што значэнні ў сцэнарыі 2 дастатковыя для алгарытму.
Пры атрыманні максімальнага значэння энергіі ў ітэрацыях таксама ўводзіцца каэфіцыент бяспекі ў якасці абмежавання для даследавання. Глядзіце табліцу для каэфіцыента бяспекі. Значэнні энергіі, атрыманыя з дапамогай BA, параўноўваюцца са значэннямі, атрыманымі з дапамогай метаду 5 DOE, у табліцы 5. (Для зручнасці вырабу колькасць віткоў (N) тарсійнай спружыны складае 4,9 замест 4,88, а прагін (xd) складае 8 мм замест 7,99 мм у спружыне сціску.) Відаць, што BA мае лепшы вынік. BA ацэньвае ўсе значэнні з дапамогай лакальнага і глабальнага пошуку. Такім чынам, ён можа хутчэй паспрабаваць больш альтэрнатыў.
У гэтым даследаванні для аналізу руху механізму крыла выкарыстоўваўся метад Адамса. Спачатку Адамсу даецца 3D-мадэль механізму. Затым вызначаецца спружына з параметрамі, выбранымі ў папярэднім раздзеле. Акрамя таго, для фактычнага аналізу неабходна вызначыць некаторыя іншыя параметры. Гэта фізічныя параметры, такія як злучэнні, уласцівасці матэрыялу, кантакт, трэнне і сіла цяжару. Паміж валам лопасці і падшыпнікам ёсць шарнірнае злучэнне. Ёсць 5-6 цыліндрычных злучэнняў. Ёсць 5-1 нерухомае злучэнне. Асноўны корпус выраблены з алюмініевага матэрыялу і замацаваны. Матэрыял астатніх дэталяў - сталь. Выбірайце каэфіцыент трэння, кантактную калянасць і глыбіню пранікнення паверхні трэння ў залежнасці ад тыпу матэрыялу. (нержавеючая сталь AISI 304) У гэтым даследаванні крытычным параметрам з'яўляецца час адкрыцця механізму крыла, які павінен быць меншым за 200 мс. Таму падчас аналізу сачыце за часам адкрыцця крыла.
У выніку аналізу Адамса час адкрыцця механізму крыла склаў 74 мілісекунды. Вынікі дынамічнага мадэлявання з 1 па 4 паказаны на малюнку 7. Першы малюнак на малюнку 5 — гэта час пачатку мадэлявання, калі крылы знаходзяцца ў становішчы чакання складання. (2) Паказвае становішча крыла праз 40 мс, калі крыло павярнулася на 43 градусы. (3) Паказвае становішча крыла праз 71 мілісекунду. Таксама на апошнім малюнку (4) паказаны канец павароту крыла і адкрытае становішча. У выніку дынамічнага аналізу было заўважана, што механізм адкрыцця крыла значна карацейшы за мэтавае значэнне 200 мс. Акрамя таго, пры падборы памераў спружын межы бяспекі былі выбраны з найвышэйшых значэнняў, рэкамендаваных у літаратуры.
Пасля завяршэння ўсіх праектных, аптымізацыйных і мадэлюючых даследаванняў быў выраблены і інтэграваны прататып механізму. Затым прататып быў пратэставаны для праверкі вынікаў мадэлявання. Спачатку была замацавана асноўная абалонка і складзены крылы. Затым крылы былі вызвалены са складзенага становішча і быў зроблены відэазапіс павароту крылаў са складзенага становішча ў разгорнутае. Таймер таксама выкарыстоўваўся для аналізу часу падчас відэазапісу.
На мал. 8 паказаны відэакадры пад нумарамі 1-4. Кадр пад нумарам 1 на малюнку паказвае момант раскрыцця складзеных крылаў. Гэты момант лічыцца пачатковым момантам часу t0. Кадры 2 і 3 паказваюць становішча крылаў праз 40 мс і 70 мс пасля пачатковага моманту. Пры аналізе кадраў 3 і 4 відаць, што рух крыла стабілізуецца праз 90 мс пасля t0, а раскрыццё крыла завяршаецца паміж 70 і 90 мс. Гэта азначае, што як мадэляванне, так і выпрабаванні прататыпа даюць прыблізна аднолькавы час разгортвання крыла, і канструкцыя адпавядае патрабаванням да прадукцыйнасці механізму.
У гэтым артыкуле з дапамогай BA аптымізаваны круцільныя і сціскальныя спружыны, якія выкарыстоўваюцца ў механізме складання крылаў. Патрабаванні да параметраў можна хутка дасягнуць за некалькі ітэрацый. Круцільная спружына мае намінальны ток 1075 мДж, а сціскальная — 37,24 мДж. Гэтыя значэнні на 40-50% лепшыя, чым у папярэдніх даследаваннях Міністэрства энергетыкі ЗША. Спружына інтэгравана ў механізм і прааналізавана ў праграме ADAMS. Пры аналізе было выяўлена, што крылы раскрываліся на працягу 74 мілісекунд. Гэта значэнне значна ніжэйшае за мэтавы паказчык праекта ў 200 мілісекунд. У наступным эксперыментальным даследаванні час уключэння, які быў вымераны, склаў каля 90 мс. Гэтая розніца ў 16 мілісекунд паміж аналізамі можа быць выклікана фактарамі навакольнага асяроддзя, якія не мадэляваліся ў праграмным забеспячэнні. Мяркуецца, што алгарытм аптымізацыі, атрыманы ў выніку даследавання, можа быць выкарыстаны для розных канструкцый спружын.
Матэрыял спружыны быў загадзя вызначаны і не выкарыстоўваўся ў якасці зменнай пры аптымізацыі. Паколькі ў самалётах і ракетах выкарыстоўваецца мноства розных тыпаў спружын, бізнес-аналіз будзе ўжыты для праектавання іншых тыпаў спружын з выкарыстаннем розных матэрыялаў для дасягнення аптымальнай канструкцыі спружыны ў будучых даследаваннях.
Мы заяўляем, што гэты рукапіс з'яўляецца арыгінальным, раней не публікаваўся і ў цяперашні час не разглядаецца для публікацыі ў іншым месцы.
Усе дадзеныя, атрыманыя або прааналізаваныя ў гэтым даследаванні, уключаны ў гэты апублікаваны артыкул [і дадатковы інфармацыйны файл].
Мін, З., Кін, В. К. і Рычард, Л. Дж. Мадэрнізацыя канцэпцыі аэрадынамічнага профілю самалёта шляхам радыкальных геаметрычных змен. IES J. Part A Civilization. composition. project. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. і Bhushan, B. Агляд задняга крыла жука: структура, механічныя ўласцівасці, механізмы і біялагічнае натхненне. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Чэнь, З., Ю, Дж., Чжан, А. і Чжан, Ф. Распрацоўка і аналіз складнога рухальнага механізму для падводнага планёра з гібрыдным рухавіком. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Картык, Х.С. і Прытхві, К. Распрацоўка і аналіз механізму складання гарызантальнага стабілізатара верталёта. Унутраны бак для захоўвання. Тэхналогія. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Кулунк, З. і Сахін, М. Аптымізацыя механічных параметраў канструкцыі складанага крыла ракеты з выкарыстаннем падыходу да праектавання эксперыменту. Internal J. Model. Optimization. 9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, Метад праектавання XD, даследаванне прадукцыйнасці і працэс вытворчасці кампазітных спружын: агляд. compose. composition. 252, 112747 (2020).
Тактак М., Омхені К., Алуі А., Даммак Ф. і Хаддар М. Аптымізацыя дынамічнай канструкцыі спіральных спружын. Apply for sound. 77, 178–183 (2014).
Парэдэс, М., Сартор, М. і Маскл, К. Працэдура аптымізацыі канструкцыі спружын расцяжэння. камп'ютэрнае прымяненне метаду. праект. 191(8-10), 783-797 (2001).
Зебдзі О., Бухілі Р. і Трочу Ф. Аптымальнае праектаванне кампазітных спіральных спружын з выкарыстаннем шматмэтавай аптымізацыі. J. ​​Reinf. plastic. compose. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Паварт, Х.Б. і Дэсале, Д.Д. Аптымізацыя спружын пярэдняй падвескі трохколавага аўтамабіля. працэс. вытворца. 20, 428–433 (2018).
Бахшэш М. і Бахшэш М. Аптымізацыя сталёвых спіральных спружын з дапамогай кампазітных спружын. Унутраны шматпрофільны навуковы праект. 3(6), 47–51 (2012).
Чэнь, Л. і інш. Даведайцеся пра шматлікія параметры, якія ўплываюць на статычныя і дынамічныя характарыстыкі кампазітных спіральных спружын. J. Market. storage tank. 20, 532–550 (2022).
Франк, Дж. Аналіз і аптымізацыя кампазітных спіральных спружын, дысертацыя на суісканне навуковай ступені доктара філасофіі, Дзяржаўны ўніверсітэт Сакрамэнта (2020).
Гу, З., Хоу, Х. і Е, Дж. Метады праектавання і аналізу нелінейных спіральных спружын з выкарыстаннем камбінацыі метадаў: метад канчатковых элементаў, абмежаваная выбарка лацінскага гіперкуба і генетычнае праграмаванне. Працэс. Інстытут футраў. Праект. CJ Mecha. Праект. Навука. 235(22), 5917–5930 (2021).
Ву, Л. і інш. Рэгуляваныя скручвальныя шматжыльныя спружыны з вугляроднага валакна: даследаванне канструкцыі і механізму. J. Market. storage tank. 9(3), 5067–5076 (2020).
Паціл Д.С., Мангрулкар К.С. і Джагтап С.Т. Аптымізацыя вагі спіральных спружын сціску. Унутраны часопіс інавацый. Рэзервуар для захоўвання. Міждысцыплінарны часопіс. 2(11), 154–164 (2016).
Рахул, М.С. і Рамешкумар, К. Шматмэтавая аптымізацыя і лікавае мадэляванне спіральных спружын для аўтамабільных прымяненняў. alma mater. process today. 46. ​​4847–4853 (2021).
Бай, Дж. Б. і інш. Вызначэнне найлепшай практыкі – аптымальнае праектаванне кампазітных спіральных структур з выкарыстаннем генетычных алгарытмаў. compose. composition. 268, 113982 (2021).
Шахін, І., Дортэрлер, М. і Гёкчэ, Х. Выкарыстанне метаду аптымізацыі 灰狼, заснаванага на аптымізацыі мінімальнага аб'ёму канструкцыі спружыны сціску, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Айе, К.М., Фолдзі, Н., Йылдыз, А.Р., Бурырат, С. і Саіт, С.М. Метаэўрыстыка з выкарыстаннем некалькіх агентаў для аптымізацыі збояў. Унутраны часопіс па транспартных сродках. снежань 80(2–4), 223–240 (2019).
Йылдыз, А.Р. і Эрдаш, М.У. Новы гібрыдны алгарытм аптымізацыі груп Тагучы-Сальпы для надзейнага праектавання рэальных інжынерных задач. alma mater. test. 63(2), 157–162 (2021).
Йылдыз Б.С., Фолдзі Н., Бурэрат С., Йылдыз А.Р. і Саіт С.М. Надзейнае праектаванне механізмаў рабатызаванага захопу з выкарыстаннем новага гібрыднага алгарытму аптымізацыі коніка. Экспертная сістэма. 38(3), e12666 (2021).