Diolch am ymweld â Nature.com. Rydych chi'n defnyddio fersiwn porwr gyda chefnogaeth CSS gyfyngedig. Tiwb coil dur di-staen I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu'n analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn dangos carwsél o dair sleid ar unwaith. Defnyddiwch y botymau Blaenorol a Nesaf i symud trwy dair sleid ar y tro, neu defnyddiwch y botymau llithrydd ar y diwedd i symud trwy dair sleid ar y tro.
Yn yr astudiaeth hon, ystyrir dyluniad y sbringiau torsiwn a chywasgu ar gyfer y mecanwaith plygu adenydd a ddefnyddir yn y roced fel problem optimeiddio, sef tiwb coil dur gwrthstaen. Ar ôl i'r roced adael y tiwb lansio, rhaid agor a sicrhau'r adenydd caeedig am gyfnod penodol o amser. Nod yr astudiaeth oedd gwneud y mwyaf o'r ynni a storiwyd yn y sbringiau fel y gallai'r adenydd gael eu defnyddio yn yr amser byrraf posibl. Yn yr achos hwn, diffinwyd yr hafaliad ynni yn y ddau gyhoeddiad fel y swyddogaeth amcan yn y broses optimeiddio. Diffinwyd diamedr y wifren, diamedr y coil, nifer y coiliau, a'r paramedrau gwyriad sy'n ofynnol ar gyfer dyluniad y sbring fel newidynnau optimeiddio. Mae terfynau geometrig ar y newidynnau oherwydd maint y mecanwaith, yn ogystal â therfynau ar y ffactor diogelwch oherwydd y llwyth a gludir gan y sbringiau. Defnyddiwyd algorithm y wenynen fêl (BA) i ddatrys y broblem optimeiddio hon a pherfformio dyluniad y sbring. Mae'r gwerthoedd ynni a gafwyd gyda BA yn well na'r rhai a gafwyd o astudiaethau Dylunio Arbrofion (DOE) blaenorol. Dadansoddwyd sbringiau a mecanweithiau a gynlluniwyd gan ddefnyddio'r paramedrau a gafwyd o'r optimeiddio gyntaf yn rhaglen ADAMS. Ar ôl hynny, cynhaliwyd profion arbrofol drwy integreiddio'r sbringiau a gynhyrchwyd i fecanweithiau go iawn. O ganlyniad i'r prawf, gwelwyd bod yr adenydd yn agor ar ôl tua 90 milieiliad. Mae'r gwerth hwn ymhell islaw targed y prosiect o 200 milieiliad. Yn ogystal, dim ond 16 ms yw'r gwahaniaeth rhwng y canlyniadau dadansoddol ac arbrofol.
Mewn awyrennau a cherbydau morol, mae mecanweithiau plygu tiwb coil dur gwrthstaen yn hanfodol. Defnyddir y systemau hyn mewn addasiadau a throsiadau awyrennau i wella perfformiad a rheolaeth hedfan. Yn dibynnu ar y modd hedfan, mae'r adenydd yn plygu ac yn datblygu'n wahanol i leihau'r effaith aerodynamig1. Gellir cymharu'r sefyllfa hon â symudiadau adenydd rhai adar a phryfed yn ystod hedfan a deifio bob dydd. Yn yr un modd, mae gleiderau'n plygu ac yn datblygu mewn llongau tanddwr i leihau effeithiau hydrodynamig a gwneud y mwyaf o'r trin3. Diben arall i'r mecanweithiau hyn yw darparu manteision cyfeintiol i systemau fel plygu propelor hofrennydd 4 ar gyfer storio a chludo. Mae adenydd y roced hefyd yn plygu i lawr i leihau lle storio. Felly, gellir gosod mwy o daflegrau ar ardal lai o'r lansiwr 5. Y cydrannau a ddefnyddir yn effeithiol wrth blygu ac datblygu fel arfer yw sbringiau. Ar adeg plygu, mae ynni'n cael ei storio ynddo ac yn cael ei ryddhau ar adeg datblygu. Oherwydd ei strwythur hyblyg, mae ynni sydd wedi'i storio a'i ryddhau yn cael ei gyfartalu. Mae'r sbring wedi'i gynllunio'n bennaf ar gyfer y system, ac mae'r dyluniad hwn yn cyflwyno problem optimeiddio6. Oherwydd er ei fod yn cynnwys amrywiol newidynnau fel diamedr gwifren, diamedr coil, nifer y troadau, ongl helics a math o ddeunydd, mae yna hefyd feini prawf fel màs, cyfaint, dosbarthiad straen lleiaf neu argaeledd ynni mwyaf7.
Mae'r astudiaeth hon yn taflu goleuni ar ddylunio ac optimeiddio sbringiau ar gyfer mecanweithiau plygu adenydd a ddefnyddir mewn systemau rocedi. Gan eu bod y tu mewn i'r tiwb lansio cyn yr hediad, mae'r adenydd yn parhau i fod wedi'u plygu ar wyneb y roced, ac ar ôl gadael y tiwb lansio, maent yn datblygu am gyfnod penodol ac yn parhau i fod wedi'u pwyso i'r wyneb. Mae'r broses hon yn hanfodol i weithrediad priodol y roced. Yn y mecanwaith plygu a ddatblygwyd, mae agor yr adenydd yn cael ei gyflawni gan sbringiau torsiwn, a'r cloi yn cael ei gyflawni gan sbringiau cywasgu. I ddylunio sbring addas, rhaid cynnal proses optimeiddio. O fewn optimeiddio sbringiau, mae amrywiol gymwysiadau yn y llenyddiaeth.
Diffiniodd Paredes et al.8 y ffactor oes blinder mwyaf fel ffwythiant amcan ar gyfer dylunio sbringiau troellog a defnyddio'r dull cwasi-Newtonaidd fel dull optimeiddio. Nodwyd newidynnau mewn optimeiddio fel diamedr gwifren, diamedr coil, nifer y troadau, a hyd y sbring. Paramedr arall o strwythur y sbring yw'r deunydd y mae wedi'i wneud ohono. Felly, ystyriwyd hyn yn yr astudiaethau dylunio ac optimeiddio. Gosododd Zebdi et al. 9 nodau o anystwythder mwyaf a phwysau lleiaf yn y ffwythiant amcan yn eu hastudiaeth, lle'r oedd y ffactor pwysau yn arwyddocaol. Yn yr achos hwn, diffiniasant ddeunydd y sbring a phriodweddau geometrig fel newidynnau. Maent yn defnyddio algorithm genetig fel dull optimeiddio. Yn y diwydiant modurol, mae pwysau deunyddiau yn ddefnyddiol mewn sawl ffordd, o berfformiad cerbydau i ddefnydd tanwydd. Mae lleihau pwysau wrth optimeiddio sbringiau coil ar gyfer ataliad yn astudiaeth adnabyddus10. Nododd Bahshesh a Bahshesh11 ddeunyddiau fel E-wydr, carbon a Kevlar fel newidynnau yn eu gwaith yn yr amgylchedd ANSYS gyda'r nod o gyflawni pwysau lleiaf a chryfder tynnol mwyaf mewn amrywiol ddyluniadau cyfansawdd sbring ataliad. Mae'r broses weithgynhyrchu yn hanfodol wrth ddatblygu sbringiau cyfansawdd. Felly, mae amryw o newidynnau'n dod i rym mewn problem optimeiddio, megis y dull cynhyrchu, y camau a gymerir yn y broses, a dilyniant y camau hynny12,13. Wrth ddylunio sbringiau ar gyfer systemau deinamig, rhaid ystyried amleddau naturiol y system. Argymhellir bod amledd naturiol cyntaf y sbring o leiaf 5-10 gwaith amledd naturiol y system er mwyn osgoi cyseiniant14. Penderfynodd Taktak et al.7 leihau màs y sbring a gwneud y mwyaf o'r amledd naturiol cyntaf fel swyddogaethau amcan yn nyluniad y sbring coil. Defnyddiasant ddulliau chwilio patrwm, pwynt mewnol, set weithredol, ac algorithm genetig yn yr offeryn optimeiddio Matlab. Mae ymchwil dadansoddol yn rhan o ymchwil dylunio sbringiau, ac mae'r Dull Elfen Gyfyngedig yn boblogaidd yn y maes hwn15. Datblygodd Patil et al.16 ddull optimeiddio ar gyfer lleihau pwysau sbring heligol cywasgu gan ddefnyddio gweithdrefn ddadansoddol a phrofi'r hafaliadau dadansoddol gan ddefnyddio'r dull elfen gyfyngedig. Maen prawf arall ar gyfer cynyddu defnyddioldeb sbring yw'r cynnydd yn yr ynni y gall ei storio. Mae'r achos hwn hefyd yn sicrhau bod y gwanwyn yn cadw ei ddefnyddioldeb am gyfnod hir. Mae Rahul a Rameshkumar17 yn ceisio lleihau cyfaint y gwanwyn a chynyddu egni straen mewn dyluniadau gwanwyn coil ceir. Maent hefyd wedi defnyddio algorithmau genetig mewn ymchwil optimeiddio.
Fel y gwelir, mae'r paramedrau yn yr astudiaeth optimeiddio yn amrywio o system i system. Yn gyffredinol, mae paramedrau anystwythder a straen cneifio yn bwysig mewn system lle mae'r llwyth y mae'n ei gario yn ffactor penderfynol. Mae dewis deunydd wedi'i gynnwys yn y system terfyn pwysau gyda'r ddau baramedr hyn. Ar y llaw arall, mae amleddau naturiol yn cael eu gwirio i osgoi atseiniau mewn systemau hynod ddeinamig. Mewn systemau lle mae cyfleustodau'n bwysig, mae ynni'n cael ei wneud y mwyaf ohonyn nhw. Mewn astudiaethau optimeiddio, er bod yr FEM yn cael ei ddefnyddio ar gyfer astudiaethau dadansoddol, gellir gweld bod algorithmau metaheuristig fel yr algorithm genetig14,18 ac algorithm y blaidd llwyd19 yn cael eu defnyddio ynghyd â dull clasurol Newton o fewn ystod o baramedrau penodol. Mae algorithmau metaheuristig wedi'u datblygu yn seiliedig ar ddulliau addasu naturiol sy'n agosáu at y cyflwr gorau posibl mewn cyfnod byr o amser, yn enwedig o dan ddylanwad y boblogaeth20,21. Gyda dosbarthiad ar hap o'r boblogaeth yn yr ardal chwilio, maent yn osgoi optima lleol ac yn symud tuag at optima byd-eang22. Felly, yn ystod y blynyddoedd diwethaf mae wedi cael ei ddefnyddio'n aml yng nghyd-destun problemau diwydiannol go iawn23,24.
Yr achos hollbwysig ar gyfer y mecanwaith plygu a ddatblygwyd yn yr astudiaeth hon yw bod yr adenydd, a oedd yn y safle caeedig cyn hedfan, yn agor amser penodol ar ôl gadael y tiwb. Ar ôl hynny, mae'r elfen gloi yn blocio'r adain. Felly, nid yw'r sbringiau'n effeithio'n uniongyrchol ar ddeinameg hedfan. Yn yr achos hwn, nod yr optimeiddio oedd gwneud y mwyaf o'r ynni a storiwyd i gyflymu symudiad y sbring. Diffinwyd diamedr y rholyn, diamedr y wifren, nifer y rholiau a gwyriad fel paramedrau optimeiddio. Oherwydd maint bach y sbring, ni ystyriwyd pwysau yn nod. Felly, diffinnir y math o ddeunydd fel un sefydlog. Pennir ymyl diogelwch ar gyfer anffurfiadau mecanyddol fel cyfyngiad hollbwysig. Yn ogystal, mae cyfyngiadau maint amrywiol yn gysylltiedig â chwmpas y mecanwaith. Dewiswyd y dull metaheuristig BA fel y dull optimeiddio. Cafodd BA ei ffafrio am ei strwythur hyblyg a syml, ac am ei ddatblygiadau mewn ymchwil optimeiddio mecanyddol25. Yn ail ran yr astudiaeth, cynhwysir mynegiadau mathemategol manwl yng nghyd-destun dyluniad sylfaenol a dyluniad sbring y mecanwaith plygu. Mae'r drydedd ran yn cynnwys yr algorithm optimeiddio a chanlyniadau optimeiddio. Mae Pennod 4 yn cynnal dadansoddiad yn rhaglen ADAMS. Dadansoddir addasrwydd y sbringiau cyn eu cynhyrchu. Mae'r adran olaf yn cynnwys canlyniadau arbrofol a delweddau prawf. Cymharwyd y canlyniadau a gafwyd yn yr astudiaeth hefyd â gwaith blaenorol yr awduron gan ddefnyddio'r dull DOE.
Dylai'r adenydd a ddatblygwyd yn yr astudiaeth hon blygu tuag at wyneb y roced. Mae adenydd yn cylchdroi o'r safle plygedig i'r safle heb ei ddatblygu. Ar gyfer hyn, datblygwyd mecanwaith arbennig. Ar ffig. 1 dangosir y cyfluniad plygedig a heb ei ddatblygu5 yn system gyfesurynnau'r roced.
Ar ffig. 2 dangosir golygfa adrannol o'r mecanwaith. Mae'r mecanwaith yn cynnwys sawl rhan fecanyddol: (1) prif gorff, (2) siafft adenydd, (3) beryn, (4) corff clo, (5) llwyn clo, (6) pin stop, (7) sbring torsiwn a (8) sbringiau cywasgu. Mae siafft yr adenydd (2) wedi'i chysylltu â'r sbring torsiwn (7) trwy'r llewys cloi (4). Mae'r tair rhan yn cylchdroi ar yr un pryd ar ôl i'r roced esgyn. Gyda'r symudiad cylchdro hwn, mae'r adenydd yn troi i'w safle terfynol. Ar ôl hynny, mae'r pin (6) yn cael ei weithredu gan y sbring cywasgu (8), gan rwystro mecanwaith cyfan y corff cloi (4)5.
Mae modwlws elastig (E) a modwlws cneifio (G) yn baramedrau dylunio allweddol y gwanwyn. Yn yr astudiaeth hon, dewiswyd gwifren ddur gwanwyn carbon uchel (gwifren gerddoriaeth ASTM A228) fel deunydd y gwanwyn. Paramedrau eraill yw diamedr y wifren (d), diamedr coil cyfartalog (Dm), nifer y coiliau (N) a gwyriad y gwanwyn (xd ar gyfer sbringiau cywasgu a θ ar gyfer sbringiau torsiwn)26. Gellir cyfrifo'r ynni sydd wedi'i storio ar gyfer sbringiau cywasgu \({(SE}_{x})\) a sbringiau torsiwn (\({SE}_{\theta}\)) o'r hafaliad. (1) a (2)26. (Gwerth y modwlws cneifio (G) ar gyfer y gwanwyn cywasgu yw 83.7E9 Pa, a gwerth y modwlws elastig (E) ar gyfer y gwanwyn torsiwn yw 203.4E9 Pa.)
Mae dimensiynau mecanyddol y system yn pennu cyfyngiadau geometrig y gwanwyn yn uniongyrchol. Yn ogystal, dylid ystyried yr amodau y bydd y roced wedi'i lleoli ynddynt hefyd. Mae'r ffactorau hyn yn pennu terfynau paramedrau'r gwanwyn. Cyfyngiad pwysig arall yw'r ffactor diogelwch. Disgrifir diffiniad ffactor diogelwch yn fanwl gan Shigley et al.26. Diffinnir ffactor diogelwch y gwanwyn cywasgu (SFC) fel y straen mwyaf a ganiateir wedi'i rannu â'r straen dros y hyd parhaus. Gellir cyfrifo SFC gan ddefnyddio hafaliadau. (3), (4), (5) a (6)26. (Ar gyfer y deunydd gwanwyn a ddefnyddir yn yr astudiaeth hon, \({S}_{sy}=980 MPa\)). Mae F yn cynrychioli'r grym yn yr hafaliad ac mae KB yn cynrychioli ffactor Bergstrasser o 26.
Diffinnir ffactor diogelwch torsiwn sbring (SFT) fel M wedi'i rannu â k. Gellir cyfrifo SFT o'r hafaliad. (7), (8), (9) a (10)26. (Ar gyfer y deunydd a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth hon, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). Yn yr hafaliad, defnyddir M ar gyfer trorym, defnyddir \({k}^{^{\prime}}\) ar gyfer cysonyn y sbring (trorym/cylchdro), a defnyddir Ki ar gyfer ffactor cywiro straen.
Y prif nod optimeiddio yn yr astudiaeth hon yw cynyddu egni'r gwanwyn i'r eithaf. Mae'r ffwythiant amcan wedi'i lunio i ddod o hyd i \(\overrightarrow{\{X\}}\) sy'n cynyddu \(f(X)\). \({f}_{1}(X)\) a \({f}_{2}(X)\) yw ffwythiannau egni'r gwanwyn cywasgu a'r gwanwyn torsiwn, yn y drefn honno. Dangosir y newidynnau a'r ffwythiannau cyfrifedig a ddefnyddiwyd ar gyfer optimeiddio yn yr hafaliadau canlynol.
Rhoddir y cyfyngiadau amrywiol a osodir ar ddyluniad y sbring yn yr hafaliadau canlynol. Mae hafaliadau (15) a (16) yn cynrychioli'r ffactorau diogelwch ar gyfer sbringiau cywasgu a throsiad, yn y drefn honno. Yn yr astudiaeth hon, rhaid i'r SFC fod yn fwy na neu'n hafal i 1.2 a rhaid i'r SFT fod yn fwy na neu'n hafal i θ26.
Ysbrydolwyd chwiliad lleol gan strategaethau chwilio am baill gwenyn27. Mae gwenyn yn chwilio trwy anfon mwy o chwilwyr paill i gaeau paill ffrwythlon a llai o chwilwyr paill i gaeau paill llai ffrwythlon. Felly, cyflawnir yr effeithlonrwydd mwyaf o boblogaeth y gwenyn. Ar y llaw arall, mae gwenyn sgowt yn parhau i chwilio am ardaloedd paill newydd, ac os oes ardaloedd mwy cynhyrchiol nag o'r blaen, bydd llawer o chwilwyr paill yn cael eu cyfeirio at yr ardal newydd hon28. Mae chwiliad lleol yn cynnwys dwy ran: chwiliad lleol a chwiliad byd-eang. Mae chwiliad lleol yn chwilio am fwy o gymunedau ger yr isafswm (safleoedd elitaidd), fel gwenyn, ac yn chwilio llai am safleoedd eraill (safleoedd gorau posibl neu ddethol). Perfformir chwiliad mympwyol yn y rhan chwilio fyd-eang, ac os canfyddir gwerthoedd da, symudir yr orsafoedd i'r rhan chwilio leol yn yr iteriad nesaf. Mae'r algorithm yn cynnwys rhai paramedrau: nifer y gwenyn sgowt (n), nifer y safleoedd chwilio lleol (m), nifer y safleoedd elitaidd (e), nifer y chwilwyr mewn safleoedd elitaidd (nep), nifer y chwilwyr mewn ardaloedd gorau posibl. Safle (nsp), maint y gymdogaeth (ngh), a nifer yr iteriadau (I)29. Dangosir y ffug-god BA yn Ffigur 3.
Mae'r algorithm yn ceisio gweithio rhwng \({g}_{1}(X)\) a \({g}_{2}(X)\). O ganlyniad i bob iteriad, pennir gwerthoedd gorau posibl a chesglir poblogaeth o amgylch y gwerthoedd hyn mewn ymgais i gael y gwerthoedd gorau. Gwirir cyfyngiadau yn yr adrannau chwilio lleol a byd-eang. Mewn chwiliad lleol, os yw'r ffactorau hyn yn briodol, cyfrifir y gwerth ynni. Os yw'r gwerth ynni newydd yn fwy na'r gwerth gorau posibl, neilltuwch y gwerth newydd i'r gwerth gorau posibl. Os yw'r gwerth gorau a geir yn y canlyniad chwilio yn fwy na'r elfen gyfredol, bydd yr elfen newydd yn cael ei chynnwys yn y casgliad. Dangosir diagram bloc y chwiliad lleol yn Ffigur 4.
Mae poblogaeth yn un o'r paramedrau allweddol mewn Asesiadau Bywyd Gwyllt (BA). Gellir gweld o astudiaethau blaenorol fod ehangu'r boblogaeth yn lleihau nifer yr ailadroddiadau sydd eu hangen ac yn cynyddu'r tebygolrwydd o lwyddiant. Fodd bynnag, mae nifer yr asesiadau swyddogaethol hefyd yn cynyddu. Nid yw presenoldeb nifer fawr o safleoedd elitaidd yn effeithio'n sylweddol ar berfformiad. Gall nifer y safleoedd elitaidd fod yn isel os nad yw'n sero30. Fel arfer dewisir maint poblogaeth y gwenyn sgowt (n) rhwng 30 a 100. Yn yr astudiaeth hon, cynhaliwyd senarios 30 a 50 i bennu'r nifer priodol (Tabl 2). Pennir paramedrau eraill yn dibynnu ar y boblogaeth. Mae nifer y safleoedd a ddewiswyd (m) yn (tua) 25% o faint y boblogaeth, a nifer y safleoedd elitaidd (e) ymhlith y safleoedd a ddewiswyd yw 25% o m. Dewiswyd nifer y gwenyn bwydo (nifer y chwiliadau) i fod yn 100 ar gyfer plotiau elitaidd a 30 ar gyfer plotiau lleol eraill. Chwilio cymdogaeth yw cysyniad sylfaenol pob algorithm esblygiadol. Yn yr astudiaeth hon, defnyddiwyd y dull cymdogion taprog. Mae'r dull hwn yn lleihau maint y gymdogaeth ar gyfradd benodol yn ystod pob iteriad. Mewn iteriadau yn y dyfodol, gellir defnyddio gwerthoedd cymdogaeth llai30 ar gyfer chwiliad mwy cywir.
Ar gyfer pob senario, perfformiwyd deg prawf olynol i wirio atgynhyrchadwyedd yr algorithm optimeiddio. Yn ffig. 5 dangosir canlyniadau optimeiddio'r gwanwyn torsiwn ar gyfer cynllun 1, ac yn ffig. 6 - ar gyfer cynllun 2. Rhoddir data prawf hefyd yn nhablau 3 a 4 (mae tabl sy'n cynnwys y canlyniadau a gafwyd ar gyfer y gwanwyn cywasgu yn y Gwybodaeth Atodol S1). Mae poblogaeth y gwenyn yn dwysáu'r chwiliad am werthoedd da yn yr iteriad cyntaf. Yn senario 1, roedd canlyniadau rhai profion islaw'r uchafswm. Yn Senario 2, gellir gweld bod yr holl ganlyniadau optimeiddio yn agosáu at yr uchafswm oherwydd y cynnydd yn y boblogaeth a pharamedrau perthnasol eraill. Gellir gweld bod y gwerthoedd yn Senario 2 yn ddigonol ar gyfer yr algorithm.
Wrth gael y gwerth ynni mwyaf mewn iteriadau, darperir ffactor diogelwch hefyd fel cyfyngiad ar gyfer yr astudiaeth. Gweler y tabl am y ffactor diogelwch. Cymharir y gwerthoedd ynni a geir gan ddefnyddio BA â'r rhai a geir gan ddefnyddio'r dull 5 DOE yn Nhabl 5. (Er hwylustod gweithgynhyrchu, nifer y troadau (N) yn y gwanwyn torsiwn yw 4.9 yn lle 4.88, a'r gwyriad (xd) yw 8 mm yn lle 7.99 mm yn y gwanwyn cywasgu.) Gellir gweld bod BA yn well Canlyniad. Mae BA yn gwerthuso'r holl werthoedd trwy chwiliadau lleol a byd-eang. Fel hyn gall roi cynnig ar fwy o ddewisiadau eraill yn gyflymach.
Yn yr astudiaeth hon, defnyddiwyd Adams i ddadansoddi symudiad mecanwaith yr adenydd. Rhoddir model 3D o'r mecanwaith i Adams yn gyntaf. Yna diffiniwch sbring gyda'r paramedrau a ddewiswyd yn yr adran flaenorol. Yn ogystal, mae angen diffinio rhai paramedrau eraill ar gyfer y dadansoddiad gwirioneddol. Dyma baramedrau ffisegol megis cysylltiadau, priodweddau deunydd, cyswllt, ffrithiant, a disgyrchiant. Mae cymal cylchdro rhwng siafft y llafn a'r beryn. Mae 5-6 cymal silindrog. Mae 5-1 cymal sefydlog. Mae'r prif gorff wedi'i wneud o ddeunydd alwminiwm ac mae'n sefydlog. Dur yw deunydd gweddill y rhannau. Dewiswch gyfernod ffrithiant, anystwythder cyswllt a dyfnder treiddiad yr arwyneb ffrithiant yn dibynnu ar y math o ddeunydd. (dur di-staen AISI 304) Yn yr astudiaeth hon, y paramedr critigol yw amser agor mecanwaith yr adenydd, y mae'n rhaid iddo fod yn llai na 200 ms. Felly, cadwch lygad ar amser agor yr adenydd yn ystod y dadansoddiad.
O ganlyniad i ddadansoddiad Adams, mae amser agor mecanwaith yr adenydd yn 74 milieiliad. Dangosir canlyniadau'r efelychiad deinamig o 1 i 4 yn Ffigur 7. Y llun cyntaf yn Ffigur 5 yw amser cychwyn yr efelychiad ac mae'r adenydd yn y safle aros i blygu. (2) Yn dangos safle'r adenydd ar ôl 40ms pan fydd yr adenydd wedi cylchdroi 43 gradd. (3) Yn dangos safle'r adenydd ar ôl 71 milieiliad. Hefyd yn y llun olaf (4) mae'n dangos diwedd tro'r adenydd a'r safle agored. O ganlyniad i ddadansoddiad deinamig, gwelwyd bod mecanwaith agor yr adenydd yn sylweddol fyrrach na'r gwerth targed o 200 ms. Yn ogystal, wrth fesur y sbringiau, dewiswyd y terfynau diogelwch o'r gwerthoedd uchaf a argymhellir yn y llenyddiaeth.
Ar ôl cwblhau'r holl astudiaethau dylunio, optimeiddio ac efelychu, cynhyrchwyd a chyfunwyd prototeip o'r mecanwaith. Yna profwyd y prototeip i wirio canlyniadau'r efelychiad. Yn gyntaf sicrhewch y prif gragen a phlygwch yr adenydd. Yna rhyddhawyd yr adenydd o'r safle plygedig a gwnaed fideo o gylchdroi'r adenydd o'r safle plygedig i'r un a ddefnyddiwyd. Defnyddiwyd yr amserydd hefyd i ddadansoddi amser yn ystod recordio fideo.
Ar ffig. 8 dangosir fframiau fideo wedi'u rhifo 1-4. Mae ffrâm rhif 1 yn y ffigur yn dangos yr eiliad y mae'r adenydd wedi'u plygu'n cael eu rhyddhau. Ystyrir yr eiliad hon yn foment gychwynnol amser t0. Mae fframiau 2 a 3 yn dangos safleoedd yr adenydd 40 ms a 70 ms ar ôl yr eiliad gychwynnol. Wrth ddadansoddi fframiau 3 a 4, gellir gweld bod symudiad yr adenydd yn sefydlogi 90 ms ar ôl t0, a bod agoriad yr adenydd wedi'i gwblhau rhwng 70 a 90 ms. Mae'r sefyllfa hon yn golygu bod efelychu a phrofi prototeip yn rhoi tua'r un amser defnyddio adenydd, ac mae'r dyluniad yn bodloni gofynion perfformiad y mecanwaith.
Yn yr erthygl hon, mae'r sbringiau torsiwn a chywasgu a ddefnyddir yn y mecanwaith plygu adenydd wedi'u optimeiddio gan ddefnyddio BA. Gellir cyrraedd y paramedrau'n gyflym gydag ychydig o iteriadau. Mae'r sbring torsiwn wedi'i raddio ar 1075 mJ a'r sbring cywasgu wedi'i raddio ar 37.24 mJ. Mae'r gwerthoedd hyn 40-50% yn well nag astudiaethau DOE blaenorol. Mae'r sbring wedi'i integreiddio i'r mecanwaith a'i ddadansoddi yn rhaglen ADAMS. Pan gafodd ei ddadansoddi, canfuwyd bod yr adenydd wedi agor o fewn 74 milieiliad. Mae'r gwerth hwn ymhell islaw targed y prosiect o 200 milieiliad. Mewn astudiaeth arbrofol ddilynol, mesurwyd yr amser troi ymlaen i fod tua 90 ms. Gall y gwahaniaeth 16 milieiliad hwn rhwng dadansoddiadau fod oherwydd ffactorau amgylcheddol nad ydynt wedi'u modelu yn y feddalwedd. Credir y gellir defnyddio'r algorithm optimeiddio a gafwyd o ganlyniad i'r astudiaeth ar gyfer amrywiol ddyluniadau sbring.
Roedd deunydd y gwanwyn wedi'i ragnodi ac ni chafodd ei ddefnyddio fel newidyn yn yr optimeiddio. Gan fod llawer o wahanol fathau o sbringiau'n cael eu defnyddio mewn awyrennau a rocedi, bydd BA yn cael ei gymhwyso i ddylunio mathau eraill o sbringiau gan ddefnyddio gwahanol ddefnyddiau i gyflawni dyluniad gwanwyn gorau posibl mewn ymchwil yn y dyfodol.
Rydym yn datgan bod y llawysgrif hon yn wreiddiol, nad yw wedi'i chyhoeddi o'r blaen, ac nad yw'n cael ei hystyried ar gyfer cyhoeddi mewn man arall ar hyn o bryd.
Mae'r holl ddata a gynhyrchwyd neu a ddadansoddwyd yn yr astudiaeth hon wedi'i gynnwys yn yr erthygl gyhoeddedig hon [a ffeil gwybodaeth ychwanegol].
Min, Z., Kin, VK a Richard, LJ Awyrennau Moderneiddio'r cysyniad o esail awyr trwy newidiadau geometrig radical. IES J. Rhan A Gwareiddiad. cyfansoddiad. prosiect. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. a Bhushan, B. Trosolwg o adain gefn y chwilod: strwythur, priodweddau mecanyddol, mecanweithiau, ac ysbrydoliaeth fiolegol. J. Mecha. Ymddygiad. Gwyddoniaeth Fiofeddygol. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., a Zhang, F. Dylunio a dadansoddi mecanwaith gyriant plygu ar gyfer gleider tanddwr hybrid. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS a Prithvi, K. Dylunio a Dadansoddi Mecanwaith Plygu Sefydlogwr Llorweddol Hofrennydd. tanc storio mewnol J. Ing. technoleg. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. a Sahin, M. Optimeiddio paramedrau mecanyddol dyluniad adain roced plygadwy gan ddefnyddio dull dylunio arbrofol. J. Model mewnol. optimeiddio. 9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. a Hu, Dull Dylunio XD, Astudiaeth Perfformiad, a Phroses Gweithgynhyrchu Sbringiau Coil Cyfansawdd: Adolygiad. cyfansoddi. cyfansoddiad. 252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. a Khaddar M. Optimeiddio dylunio deinamig sbringiau coil. Gwneud cais am sain. 77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M., a Mascle, K. Gweithdrefn ar gyfer optimeiddio dyluniad sbringiau tensiwn. cymhwysiad cyfrifiadurol o'r dull. ar gyfer. prosiect. 191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. a Trochu F. Dyluniad gorau posibl sbringiau heligol cyfansawdd gan ddefnyddio optimeiddio aml-amcan. J. Reinf. plastic. compose. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB a Desale, DD Optimeiddio sbringiau coil ataliad blaen beic tair olwyn. proses. gwneuthurwr. 20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. a Bahshesh M. Optimeiddio sbringiau coil dur gyda sbringiau cyfansawdd. J mewnol. Amlddisgyblaethol. y wyddoniaeth. prosiect. 3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al. Dysgwch am y nifer o baramedrau sy'n effeithio ar berfformiad statig a deinamig sbringiau coil cyfansawdd. J. Market. tanc storio. 20, 532–550 (2022).
Frank, J. Dadansoddi ac Optimeiddio Sbringiau Helical Cyfansawdd, Traethawd PhD, Prifysgol Talaith Sacramento (2020).
Gu, Z., Hou, X. a Ye, J. Dulliau ar gyfer dylunio a dadansoddi sbringiau heligol anlinellol gan ddefnyddio cyfuniad o ddulliau: dadansoddi elfennau meidraidd, samplu cyfyngedig hyperciwb Lladin, a rhaglennu genetig. proses. Sefydliad Fur. prosiect. CJ Mecha. prosiect. y wyddoniaeth. 235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L., ac eraill. Sbringiau Coil Aml-Linell Ffibr Carbon â Chyfradd Sbring Addasadwy: Astudiaeth Dylunio a Mecanwaith. J. Market. tanc storio. 9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS a Jagtap ST Optimeiddio pwysau sbringiau troellog cywasgu. tanc storio mewnol J. Innov. Amlddisgyblaethol. 2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS a Rameshkumar, K. Optimeiddio amlbwrpas ac efelychu rhifiadol sbringiau coil ar gyfer cymwysiadau modurol. alma mater. proses heddiw. 46. ​​4847–4853 (2021).
Bai, JB et al. Diffinio Arfer Gorau – Dylunio Optimaidd Strwythurau Helical Cyfansawdd Gan Ddefnyddio Algorithmau Genetig. cyfansoddi. cyfansoddiad. 268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M., a Gokche, H. Gan ddefnyddio'r dull optimeiddio 灰狼 yn seiliedig ar optimeiddio'r gyfaint lleiaf o ddyluniad y gwanwyn cywasgu, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. a Sait, SM Metaheuristig gan ddefnyddio asiantau lluosog i optimeiddio damweiniau. mewnol J. Veh. rhag. 80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR ac Erdash, MU Algorithm optimeiddio grŵp hybrid Taguchi-salpa newydd ar gyfer dylunio dibynadwy o broblemau peirianneg go iawn. alma mater. prawf. 63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR a Sait SM Dylunio dibynadwy mecanweithiau gafael robotig gan ddefnyddio algorithm optimeiddio ceiliogod rhedyn hybrid newydd. system arbenigol. 38(3), e12666 (2021).