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इस अध्ययन में, रॉकेट में उपयोग किए जाने वाले विंग फोल्डिंग तंत्र के मरोड़ और संपीड़न स्प्रिंग्स के डिजाइन को एक अनुकूलन समस्या के रूप में माना जाता है। रॉकेट के लॉन्च ट्यूब से निकलने के बाद, बंद पंखों को एक निश्चित समय के लिए खोला और सुरक्षित किया जाना चाहिए। अध्ययन का उद्देश्य स्प्रिंग्स में संग्रहीत ऊर्जा को अधिकतम करना था ताकि पंखों को कम से कम समय में तैनात किया जा सके। इस मामले में, दोनों प्रकाशनों में ऊर्जा समीकरण को अनुकूलन प्रक्रिया में उद्देश्य फ़ंक्शन के रूप में परिभाषित किया गया था। स्प्रिंग डिज़ाइन के लिए आवश्यक तार व्यास, कॉइल व्यास, कॉइल की संख्या और विक्षेपण मापदंडों को अनुकूलन चर के रूप में परिभाषित किया गया था। तंत्र के आकार के कारण चर पर ज्यामितीय सीमाएँ हैं, साथ ही स्प्रिंग्स द्वारा उठाए गए भार के कारण सुरक्षा कारक पर सीमाएँ हैं। इस अनुकूलन समस्या को हल करने और स्प्रिंग डिज़ाइन करने के लिए हनी बी (BA) एल्गोरिदम का उपयोग किया गया था। BA के साथ प्राप्त ऊर्जा मूल्य पिछले डिज़ाइन ऑफ़ एक्सपेरिमेंट्स (DOE) अध्ययनों से प्राप्त ऊर्जा मूल्यों से बेहतर हैं। अनुकूलन से प्राप्त मापदंडों का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए स्प्रिंग्स और तंत्रों का पहली बार ADAMS कार्यक्रम में विश्लेषण किया गया था। उसके बाद, निर्मित स्प्रिंग्स को वास्तविक तंत्र में एकीकृत करके प्रायोगिक परीक्षण किए गए। परीक्षण के परिणामस्वरूप, यह देखा गया कि पंख लगभग 90 मिलीसेकंड के बाद खुल गए। यह मान परियोजना के 200 मिलीसेकंड के लक्ष्य से काफी कम है। इसके अलावा, विश्लेषणात्मक और प्रायोगिक परिणामों के बीच का अंतर केवल 16 एमएस है।
विमान और समुद्री वाहनों में, स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब फोल्डिंग तंत्र महत्वपूर्ण हैं। इन प्रणालियों का उपयोग विमान के संशोधनों और रूपांतरणों में उड़ान प्रदर्शन और नियंत्रण को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है। उड़ान मोड के आधार पर, वायुगतिकीय प्रभाव को कम करने के लिए पंख अलग-अलग तरीके से मुड़ते और खुलते हैं1। इस स्थिति की तुलना रोज़ाना की उड़ान और गोताखोरी के दौरान कुछ पक्षियों और कीड़ों के पंखों की हरकतों से की जा सकती है। इसी तरह, ग्लाइडर हाइड्रोडायनामिक प्रभावों को कम करने और हैंडलिंग को अधिकतम करने के लिए सबमर्सिबल में मुड़ते और खुलते हैं3। इन तंत्रों का एक और उद्देश्य भंडारण और परिवहन के लिए हेलीकॉप्टर प्रोपेलर 4 के फोल्डिंग जैसे सिस्टम को वॉल्यूमेट्रिक लाभ प्रदान करना है। रॉकेट के पंख भी भंडारण स्थान को कम करने के लिए नीचे की ओर मुड़ते हैं। इस प्रकार, लॉन्चर 5 के एक छोटे से क्षेत्र पर अधिक मिसाइलें रखी जा सकती हैं। फोल्डिंग और अनफोल्डिंग में प्रभावी रूप से उपयोग किए जाने वाले घटक आमतौर पर स्प्रिंग होते हैं। फोल्डिंग के क्षण में, इसमें ऊर्जा संग्रहीत होती है और अनफोल्डिंग के क्षण में रिलीज़ होती है। इसकी लचीली संरचना के कारण, संग्रहीत और रिलीज़ की गई ऊर्जा बराबर होती है। स्प्रिंग मुख्य रूप से सिस्टम के लिए डिज़ाइन किया गया है, और यह डिज़ाइन एक अनुकूलन समस्या प्रस्तुत करता है6। क्योंकि इसमें तार का व्यास, कुंडल का व्यास, घुमावों की संख्या, कुंडलिनी कोण और सामग्री के प्रकार जैसे विभिन्न चर शामिल हैं, वहीं द्रव्यमान, आयतन, न्यूनतम तनाव वितरण या अधिकतम ऊर्जा उपलब्धता जैसे मानदंड भी शामिल हैं।
यह अध्ययन रॉकेट सिस्टम में इस्तेमाल किए जाने वाले विंग फोल्डिंग मैकेनिज्म के लिए स्प्रिंग्स के डिजाइन और अनुकूलन पर प्रकाश डालता है। उड़ान से पहले लॉन्च ट्यूब के अंदर होने के कारण, पंख रॉकेट की सतह पर मुड़े रहते हैं, और लॉन्च ट्यूब से बाहर निकलने के बाद, वे एक निश्चित समय के लिए खुल जाते हैं और सतह पर दबे रहते हैं। यह प्रक्रिया रॉकेट के समुचित संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। विकसित फोल्डिंग मैकेनिज्म में, पंखों का खुलना टॉर्शन स्प्रिंग्स द्वारा किया जाता है, और लॉकिंग कम्प्रेशन स्प्रिंग्स द्वारा किया जाता है। उपयुक्त स्प्रिंग को डिजाइन करने के लिए, एक अनुकूलन प्रक्रिया का प्रदर्शन किया जाना चाहिए। स्प्रिंग अनुकूलन के भीतर, साहित्य में विभिन्न अनुप्रयोग हैं।
पेरेडेस एट अल.8 ने हेलिकल स्प्रिंग्स के डिजाइन के लिए एक उद्देश्य फ़ंक्शन के रूप में अधिकतम थकान जीवन कारक को परिभाषित किया और अनुकूलन विधि के रूप में अर्ध-न्यूटोनियन विधि का उपयोग किया। अनुकूलन में चर की पहचान तार व्यास, कुंडल व्यास, घुमावों की संख्या और वसंत की लंबाई के रूप में की गई थी। वसंत संरचना का एक अन्य पैरामीटर वह सामग्री है जिससे इसे बनाया जाता है। इसलिए, इसे डिजाइन और अनुकूलन अध्ययनों में ध्यान में रखा गया था। ज़ेबडी एट अल. 9 ने अपने अध्ययन में उद्देश्य फ़ंक्शन में अधिकतम कठोरता और न्यूनतम वजन के लक्ष्य निर्धारित किए, जहां वजन कारक महत्वपूर्ण था। इस मामले में, उन्होंने वसंत सामग्री और ज्यामितीय गुणों को चर के रूप में परिभाषित किया। वे अनुकूलन विधि के रूप में एक आनुवंशिक एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हैं। मोटर वाहन उद्योग में, सामग्री का वजन वाहन के प्रदर्शन से लेकर ईंधन की खपत तक कई तरीकों से उपयोगी होता है। निलंबन के लिए कुंडल स्प्रिंग्स को अनुकूलित करते समय वजन को कम करना एक प्रसिद्ध अध्ययन है10। बहशेश और बहशेश11 ने ANSYS वातावरण में अपने काम में ई-ग्लास, कार्बन और केवलर जैसी सामग्रियों को चर के रूप में पहचाना, जिसका लक्ष्य विभिन्न निलंबन स्प्रिंग समग्र डिजाइनों में न्यूनतम वजन और अधिकतम तन्य शक्ति प्राप्त करना था। समग्र स्प्रिंग के विकास में विनिर्माण प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। इस प्रकार, अनुकूलन समस्या में विभिन्न चर भूमिका निभाते हैं, जैसे उत्पादन विधि, प्रक्रिया में उठाए गए कदम और उन चरणों का क्रम12,13। गतिशील प्रणालियों के लिए स्प्रिंग डिजाइन करते समय, सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्तियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए। यह अनुशंसा की जाती है कि स्प्रिंग की पहली प्राकृतिक आवृत्ति अनुनाद से बचने के लिए सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति से कम से कम 5-10 गुना हो14। तकतक एट अल. 7 ने कॉइल स्प्रिंग डिजाइन में उद्देश्य कार्यों के रूप में स्प्रिंग के द्रव्यमान को न्यूनतम करने और पहली प्राकृतिक आवृत्ति को अधिकतम करने का निर्णय लिया। उन्होंने मैटलैब ऑप्टिमाइजेशन टूल में पैटर्न सर्च, इंटीरियर पॉइंट, एक्टिव सेट और जेनेटिक एल्गोरिदम विधियों का उपयोग किया। विश्लेषणात्मक शोध स्प्रिंग डिजाइन शोध का हिस्सा है, और इस क्षेत्र में परिमित तत्व विधि लोकप्रिय है15। पाटिल एट अल.16 ने विश्लेषणात्मक प्रक्रिया का उपयोग करके संपीड़न हेलिकल स्प्रिंग के वजन को कम करने के लिए एक अनुकूलन विधि विकसित की और परिमित तत्व विधि का उपयोग करके विश्लेषणात्मक समीकरणों का परीक्षण किया। स्प्रिंग की उपयोगिता बढ़ाने के लिए एक और मानदंड यह है कि इसमें संग्रहीत ऊर्जा में वृद्धि होती है। यह मामला यह भी सुनिश्चित करता है कि स्प्रिंग लंबे समय तक अपनी उपयोगिता बनाए रखे। राहुल और रमेशकुमार17 कार कॉइल स्प्रिंग डिज़ाइन में स्प्रिंग वॉल्यूम को कम करने और तनाव ऊर्जा को बढ़ाने की कोशिश करते हैं। उन्होंने अनुकूलन अनुसंधान में आनुवंशिक एल्गोरिदम का भी उपयोग किया है।
जैसा कि देखा जा सकता है, अनुकूलन अध्ययन में पैरामीटर सिस्टम से सिस्टम में भिन्न होते हैं। सामान्य तौर पर, कठोरता और कतरनी तनाव पैरामीटर एक सिस्टम में महत्वपूर्ण होते हैं जहां वह भार वहन करता है जो निर्धारण कारक होता है। इन दो मापदंडों के साथ वजन सीमा प्रणाली में सामग्री चयन शामिल है। दूसरी ओर, अत्यधिक गतिशील प्रणालियों में अनुनादों से बचने के लिए प्राकृतिक आवृत्तियों की जाँच की जाती है। उन प्रणालियों में जहाँ उपयोगिता मायने रखती है, ऊर्जा को अधिकतम किया जाता है। अनुकूलन अध्ययनों में, हालाँकि FEM का उपयोग विश्लेषणात्मक अध्ययनों के लिए किया जाता है, यह देखा जा सकता है कि आनुवंशिक एल्गोरिथ्म14,18 और ग्रे वुल्फ़ एल्गोरिथ्म19 जैसे मेटाहेयूरिस्टिक एल्गोरिदम का उपयोग कुछ मापदंडों की सीमा के भीतर शास्त्रीय न्यूटन विधि के साथ किया जाता है। मेटाहेयूरिस्टिक एल्गोरिदम प्राकृतिक अनुकूलन विधियों के आधार पर विकसित किए गए हैं जो कम समय में इष्टतम स्थिति तक पहुँचते हैं, खासकर जनसंख्या20,21 के प्रभाव में। खोज क्षेत्र में जनसंख्या के यादृच्छिक वितरण के साथ, वे स्थानीय इष्टतमता से बचते हैं और वैश्विक इष्टतमता22 की ओर बढ़ते हैं। इस प्रकार, हाल के वर्षों में इसका उपयोग अक्सर वास्तविक औद्योगिक समस्याओं23,24 के संदर्भ में किया जाता है।
इस अध्ययन में विकसित फोल्डिंग तंत्र के लिए महत्वपूर्ण मामला यह है कि पंख, जो उड़ान से पहले बंद स्थिति में थे, ट्यूब छोड़ने के बाद एक निश्चित समय के लिए खुलते हैं। उसके बाद, लॉकिंग तत्व पंख को अवरुद्ध करता है। इसलिए, स्प्रिंग्स सीधे उड़ान की गतिशीलता को प्रभावित नहीं करते हैं। इस मामले में, अनुकूलन का लक्ष्य स्प्रिंग की गति को तेज करने के लिए संग्रहीत ऊर्जा को अधिकतम करना था। रोल व्यास, तार व्यास, रोल की संख्या और विक्षेपण को अनुकूलन मापदंडों के रूप में परिभाषित किया गया था। स्प्रिंग के छोटे आकार के कारण, वजन को लक्ष्य नहीं माना गया। इसलिए, सामग्री के प्रकार को निश्चित के रूप में परिभाषित किया गया है। यांत्रिक विकृतियों के लिए सुरक्षा का मार्जिन एक महत्वपूर्ण सीमा के रूप में निर्धारित किया जाता है। इसके अलावा, तंत्र के दायरे में परिवर्तनीय आकार की बाधाएं शामिल हैं। अनुकूलन विधि के रूप में BA मेटाहेयूरिस्टिक विधि को चुना गया था। BA को इसकी लचीली और सरल संरचना और यांत्रिक अनुकूलन अनुसंधान में इसकी प्रगति के लिए पसंद किया गया था। अध्ययन के दूसरे भाग में, फोल्डिंग तंत्र के मूल डिजाइन और स्प्रिंग डिजाइन के ढांचे में विस्तृत गणितीय अभिव्यक्तियाँ शामिल हैं। तीसरे भाग में अनुकूलन एल्गोरिदम और अनुकूलन परिणाम शामिल हैं। अध्याय 4 में ADAMS कार्यक्रम में विश्लेषण किया गया है। उत्पादन से पहले स्प्रिंग्स की उपयुक्तता का विश्लेषण किया जाता है। अंतिम खंड में प्रयोगात्मक परिणाम और परीक्षण छवियां शामिल हैं। अध्ययन में प्राप्त परिणामों की तुलना DOE दृष्टिकोण का उपयोग करके लेखकों के पिछले काम से भी की गई थी।
इस अध्ययन में विकसित पंखों को रॉकेट की सतह की ओर मोड़ना चाहिए। पंख मुड़े हुए से खुले हुए स्थान पर घूमते हैं। इसके लिए एक विशेष तंत्र विकसित किया गया था। चित्र 1 में रॉकेट समन्वय प्रणाली में मुड़े हुए और खुले हुए विन्यास5 को दिखाया गया है।
चित्र 2 में तंत्र का एक अनुभागीय दृश्य दिखाया गया है। तंत्र में कई यांत्रिक भाग होते हैं: (1) मुख्य बॉडी, (2) विंग शाफ्ट, (3) बेयरिंग, (4) लॉक बॉडी, (5) लॉक बुश, (6) स्टॉप पिन, (7) टॉर्शन स्प्रिंग और (8) कम्प्रेशन स्प्रिंग। विंग शाफ्ट (2) लॉकिंग स्लीव (4) के माध्यम से टॉर्शन स्प्रिंग (7) से जुड़ा हुआ है। रॉकेट के उड़ान भरने के बाद तीनों भाग एक साथ घूमते हैं। इस घूर्णी गति के साथ, पंख अपनी अंतिम स्थिति में मुड़ जाते हैं। उसके बाद, पिन (6) कम्प्रेशन स्प्रिंग (8) द्वारा सक्रिय हो जाती है, जिससे लॉकिंग बॉडी (4)5 का पूरा तंत्र अवरुद्ध हो जाता है।
लोचदार मापांक (E) और कतरनी मापांक (G) स्प्रिंग के मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर हैं। इस अध्ययन में, उच्च कार्बन स्प्रिंग स्टील वायर (म्यूजिक वायर ASTM A228) को स्प्रिंग सामग्री के रूप में चुना गया था। अन्य पैरामीटर वायर व्यास (d), औसत कॉइल व्यास (Dm), कॉइल की संख्या (N) और स्प्रिंग विक्षेपण (संपीड़न स्प्रिंग्स के लिए xd और मरोड़ स्प्रिंग्स के लिए θ)26 हैं। संपीड़न स्प्रिंग्स \({(SE}_{x})\) और मरोड़ (\({SE}_{\theta}\)) स्प्रिंग्स के लिए संग्रहीत ऊर्जा की गणना समीकरण (1) और (2)26 से की जा सकती है। (संपीड़न स्प्रिंग के लिए कतरनी मापांक (G) मान 83.7E9 Pa है, और मरोड़ स्प्रिंग के लिए लोचदार मापांक (E) मान 203.4E9 Pa है।)
सिस्टम के यांत्रिक आयाम सीधे वसंत की ज्यामितीय बाधाओं को निर्धारित करते हैं। इसके अलावा, जिन स्थितियों में रॉकेट स्थित होगा, उन्हें भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। ये कारक वसंत मापदंडों की सीमाओं को निर्धारित करते हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण सीमा सुरक्षा कारक है। सुरक्षा कारक की परिभाषा शिगली एट अल द्वारा विस्तार से वर्णित की गई है।26. संपीड़न वसंत सुरक्षा कारक (एसएफसी) को निरंतर लंबाई पर तनाव से विभाजित अधिकतम स्वीकार्य तनाव के रूप में परिभाषित किया गया है। एसएफसी की गणना समीकरणों का उपयोग करके की जा सकती है। (3), (4), (5) और (6)26. (इस अध्ययन में उपयोग की गई स्प्रिंग सामग्री के लिए, \({S}_{sy}=980 MPa\))। F समीकरण में बल का प्रतिनिधित्व करता है
एक स्प्रिंग का मरोड़ सुरक्षा कारक (SFT) M को k से विभाजित करके परिभाषित किया जाता है। SFT की गणना समीकरण से की जा सकती है। (7), (8), (9) और (10)26. (इस अध्ययन में प्रयुक्त सामग्री के लिए, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\))। समीकरण में, M का उपयोग टॉर्क के लिए किया जाता है, \({k}^{^{\prime}}\) का उपयोग स्प्रिंग स्थिरांक (टॉर्क/रोटेशन) के लिए किया जाता है, और Ki का उपयोग तनाव सुधार कारक के लिए किया जाता है।
इस अध्ययन में मुख्य अनुकूलन लक्ष्य स्प्रिंग की ऊर्जा को अधिकतम करना है। उद्देश्य फ़ंक्शन को \(\overrightarrow{\{X\}}\) खोजने के लिए तैयार किया गया है जो \(f(X)\) को अधिकतम करता है। \({f}_{1}(X)\) और \({f}_{2}(X)\) क्रमशः संपीड़न और मरोड़ स्प्रिंग के ऊर्जा फ़ंक्शन हैं। अनुकूलन के लिए उपयोग किए जाने वाले परिकलित चर और फ़ंक्शन निम्नलिखित समीकरणों में दिखाए गए हैं।
स्प्रिंग के डिज़ाइन पर लगाए गए विभिन्न प्रतिबंध निम्नलिखित समीकरणों में दिए गए हैं। समीकरण (15) और (16) क्रमशः संपीड़न और मरोड़ स्प्रिंग्स के लिए सुरक्षा कारकों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इस अध्ययन में, SFC 1.2 से अधिक या बराबर होना चाहिए और SFT θ26 से अधिक या बराबर होना चाहिए।
BA मधुमक्खियों की पराग-खोज रणनीतियों27 से प्रेरित था। मधुमक्खियाँ अधिक परागणकर्ताओं को उपजाऊ पराग क्षेत्रों में और कम परागणकर्ताओं को कम उपजाऊ पराग क्षेत्रों में भेजकर परागण करती हैं। इस प्रकार, मधुमक्खी आबादी से सबसे अधिक दक्षता प्राप्त होती है। दूसरी ओर, स्काउट मधुमक्खियाँ पराग के नए क्षेत्रों की तलाश जारी रखती हैं, और यदि पहले की तुलना में अधिक उत्पादक क्षेत्र हैं, तो कई परागणकर्ताओं को इस नए क्षेत्र में निर्देशित किया जाएगा28। BA में दो भाग होते हैं: स्थानीय खोज और वैश्विक खोज। स्थानीय खोज न्यूनतम (कुलीन साइटों) के पास अधिक समुदायों की खोज करती है, जैसे कि मधुमक्खियाँ, और अन्य साइटों (इष्टतम या चुनिंदा साइटों) के लिए कम खोज करती है। वैश्विक खोज भाग में एक मनमाना खोज किया जाता है, और यदि अच्छे मान पाए जाते हैं, तो स्टेशनों को अगले पुनरावृत्ति में स्थानीय खोज भाग में ले जाया जाता है। एल्गोरिथ्म में कुछ पैरामीटर होते हैं: स्काउट मधुमक्खियों की संख्या (n), स्थानीय खोज साइटों की संख्या (m), कुलीन साइटों की संख्या (e), कुलीन साइटों में परागणकर्ताओं की संख्या (nep), इष्टतम क्षेत्रों में परागणकर्ताओं की संख्या। साइट (एनएसपी), पड़ोस का आकार (एनजीएच), और पुनरावृत्तियों की संख्या (आई)29. बीए स्यूडोकोड चित्र 3 में दिखाया गया है।
एल्गोरिथ्म \({g}_{1}(X)\) और \({g}_{2}(X)\) के बीच काम करने की कोशिश करता है। प्रत्येक पुनरावृत्ति के परिणामस्वरूप, इष्टतम मान निर्धारित किए जाते हैं और सर्वोत्तम मान प्राप्त करने के प्रयास में इन मानों के आसपास एक जनसंख्या एकत्र की जाती है। स्थानीय और वैश्विक खोज अनुभागों में प्रतिबंधों की जाँच की जाती है। स्थानीय खोज में, यदि ये कारक उपयुक्त हैं, तो ऊर्जा मूल्य की गणना की जाती है। यदि नया ऊर्जा मूल्य इष्टतम मूल्य से अधिक है, तो नए मूल्य को इष्टतम मूल्य पर असाइन करें। यदि खोज परिणाम में पाया गया सर्वोत्तम मूल्य वर्तमान तत्व से अधिक है, तो नया तत्व संग्रह में शामिल किया जाएगा। स्थानीय खोज का ब्लॉक आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है।
जनसंख्या BA में प्रमुख मापदंडों में से एक है। पिछले अध्ययनों से यह देखा जा सकता है कि जनसंख्या का विस्तार करने से आवश्यक पुनरावृत्तियों की संख्या कम हो जाती है और सफलता की संभावना बढ़ जाती है। हालाँकि, कार्यात्मक आकलन की संख्या भी बढ़ रही है। बड़ी संख्या में कुलीन स्थलों की उपस्थिति प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करती है। कुलीन स्थलों की संख्या कम हो सकती है यदि यह शून्य30 नहीं है। स्काउट मधुमक्खी आबादी (n) का आकार आमतौर पर 30 और 100 के बीच चुना जाता है। इस अध्ययन में, उचित संख्या (तालिका 2) निर्धारित करने के लिए 30 और 50 दोनों परिदृश्य चलाए गए। अन्य मापदंडों को जनसंख्या के आधार पर निर्धारित किया जाता है। चयनित साइटों (m) की संख्या जनसंख्या के आकार का (लगभग) 25% है, और चयनित साइटों में कुलीन स्थलों (e) की संख्या m का 25% है। भोजन करने वाली मधुमक्खियों की संख्या (खोजों की संख्या) को कुलीन भूखंडों के लिए 100 और अन्य स्थानीय भूखंडों के लिए 30 चुना गया था। पड़ोस की खोज सभी विकासवादी एल्गोरिदम की मूल अवधारणा है। इस अध्ययन में, टेपरिंग नेबर्स विधि का उपयोग किया गया था। यह विधि प्रत्येक पुनरावृत्ति के दौरान एक निश्चित दर पर पड़ोस के आकार को कम करती है। भविष्य की पुनरावृत्तियों में, अधिक सटीक खोज के लिए छोटे पड़ोस मान30 का उपयोग किया जा सकता है।
प्रत्येक परिदृश्य के लिए, अनुकूलन एल्गोरिदम की पुनरुत्पादकता की जांच करने के लिए लगातार दस परीक्षण किए गए थे। चित्र 5 में योजना 1 के लिए मरोड़ वसंत के अनुकूलन के परिणाम दिखाए गए हैं, और चित्र 6 में - योजना 2 के लिए। परीक्षण डेटा तालिका 3 और 4 में भी दिए गए हैं (संपीड़न वसंत के लिए प्राप्त परिणामों वाली एक तालिका पूरक सूचना एस 1 में है)। मधुमक्खियों की आबादी पहले पुनरावृत्ति में अच्छे मूल्यों की खोज को तेज करती है। परिदृश्य 1 में, कुछ परीक्षणों के परिणाम अधिकतम से नीचे थे। परिदृश्य 2 में, यह देखा जा सकता है कि आबादी और अन्य प्रासंगिक मापदंडों में वृद्धि के कारण सभी अनुकूलन परिणाम अधिकतम के करीब पहुंच रहे हैं। यह देखा जा सकता है कि परिदृश्य 2 में मूल्य एल्गोरिदम के लिए पर्याप्त हैं।
पुनरावृत्तियों में ऊर्जा का अधिकतम मूल्य प्राप्त करते समय, अध्ययन के लिए एक बाधा के रूप में एक सुरक्षा कारक भी प्रदान किया जाता है। सुरक्षा कारक के लिए तालिका देखें। BA का उपयोग करके प्राप्त ऊर्जा मूल्यों की तुलना तालिका 5 में 5 DOE विधि का उपयोग करके प्राप्त किए गए मूल्यों से की जाती है। (निर्माण में आसानी के लिए, मरोड़ वसंत के मोड़ों (N) की संख्या 4.88 के बजाय 4.9 है, और संपीड़न वसंत में विक्षेपण (xd) 7.99 मिमी के बजाय 8 मिमी है।) यह देखा जा सकता है कि BA बेहतर परिणाम है। BA स्थानीय और वैश्विक लुकअप के माध्यम से सभी मूल्यों का मूल्यांकन करता है। इस तरह वह अधिक विकल्पों को तेज़ी से आज़मा सकता है।
इस अध्ययन में, एडम्स का उपयोग विंग तंत्र की गति का विश्लेषण करने के लिए किया गया था। एडम्स को पहले तंत्र का एक 3D मॉडल दिया गया है। फिर पिछले अनुभाग में चुने गए मापदंडों के साथ एक स्प्रिंग को परिभाषित करें। इसके अलावा, वास्तविक विश्लेषण के लिए कुछ अन्य मापदंडों को परिभाषित करने की आवश्यकता है। ये भौतिक पैरामीटर हैं जैसे कनेक्शन, सामग्री गुण, संपर्क, घर्षण और गुरुत्वाकर्षण। ब्लेड शाफ्ट और असर के बीच एक कुंडा संयुक्त है। 5-6 बेलनाकार जोड़ हैं। 5-1 स्थिर जोड़ हैं। मुख्य शरीर एल्यूमीनियम सामग्री से बना है और स्थिर है। बाकी हिस्सों की सामग्री स्टील है। सामग्री के प्रकार के आधार पर घर्षण का गुणांक, संपर्क कठोरता और घर्षण सतह के प्रवेश की गहराई चुनें। (स्टेनलेस स्टील AISI 304)
एडम्स के विश्लेषण के परिणामस्वरूप, विंग तंत्र का उद्घाटन समय 74 मिलीसेकंड है। 1 से 4 तक गतिशील सिमुलेशन के परिणाम चित्रा 7 में दिखाए गए हैं। चित्रा 5 में पहली तस्वीर सिमुलेशन शुरू होने का समय है और पंख मोड़ने की प्रतीक्षा की स्थिति में हैं। (2) 40ms के बाद विंग की स्थिति प्रदर्शित करता है जब विंग 43 डिग्री घूम चुका होता है। (3) 71 मिलीसेकंड के बाद विंग की स्थिति दिखाता है। साथ ही अंतिम तस्वीर (4) में विंग के मोड़ का अंत और खुली स्थिति दिखाई देती है। गतिशील विश्लेषण के परिणामस्वरूप, यह देखा गया कि विंग खोलने का तंत्र 200 एमएस के लक्ष्य मूल्य से काफी कम है।
सभी डिजाइन, अनुकूलन और सिमुलेशन अध्ययनों के पूरा होने के बाद, तंत्र का एक प्रोटोटाइप निर्मित और एकीकृत किया गया। फिर सिमुलेशन परिणामों को सत्यापित करने के लिए प्रोटोटाइप का परीक्षण किया गया। सबसे पहले मुख्य शेल को सुरक्षित करें और पंखों को मोड़ें। फिर पंखों को मुड़ी हुई स्थिति से मुक्त किया गया और मुड़ी हुई स्थिति से खुली हुई स्थिति तक पंखों के घूमने का एक वीडियो बनाया गया। वीडियो रिकॉर्डिंग के दौरान समय का विश्लेषण करने के लिए टाइमर का भी उपयोग किया गया।
चित्र 8 में 1-4 नंबर वाले वीडियो फ्रेम दिखाए गए हैं। चित्र में फ्रेम नंबर 1 मुड़े हुए पंखों के मुक्त होने के क्षण को दर्शाता है। इस क्षण को समय t0 का प्रारंभिक क्षण माना जाता है। फ्रेम 2 और 3 प्रारंभिक क्षण के 40 ms और 70 ms बाद पंखों की स्थिति दिखाते हैं। फ्रेम 3 और 4 का विश्लेषण करने पर, यह देखा जा सकता है कि पंख की गति t0 के 90 ms बाद स्थिर हो जाती है, और पंख का खुलना 70 और 90 ms के बीच पूरा हो जाता है। इस स्थिति का मतलब है कि सिमुलेशन और प्रोटोटाइप परीक्षण दोनों लगभग एक ही पंख परिनियोजन समय देते हैं, और डिज़ाइन तंत्र की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
इस लेख में, विंग फोल्डिंग मैकेनिज्म में उपयोग किए जाने वाले टॉर्शन और कम्प्रेशन स्प्रिंग्स को BA का उपयोग करके अनुकूलित किया गया है। कुछ पुनरावृत्तियों के साथ मापदंडों को जल्दी से प्राप्त किया जा सकता है। टॉर्शन स्प्रिंग को 1075 mJ पर और कम्प्रेशन स्प्रिंग को 37.24 mJ पर रेट किया गया है। ये मान पिछले DOE अध्ययनों से 40-50% बेहतर हैं। स्प्रिंग को मैकेनिज्म में एकीकृत किया गया है और ADAMS प्रोग्राम में इसका विश्लेषण किया गया है। जब विश्लेषण किया गया, तो पाया गया कि पंख 74 मिलीसेकंड के भीतर खुल गए। यह मान परियोजना के 200 मिलीसेकंड के लक्ष्य से काफी नीचे है। बाद के एक प्रायोगिक अध्ययन में, टर्न-ऑन समय लगभग 90 एमएस मापा गया।
स्प्रिंग सामग्री को पहले से परिभाषित किया गया था और अनुकूलन में इसे चर के रूप में इस्तेमाल नहीं किया गया था। चूंकि विमान और रॉकेट में कई अलग-अलग प्रकार के स्प्रिंग का उपयोग किया जाता है, इसलिए भविष्य के शोध में इष्टतम स्प्रिंग डिज़ाइन प्राप्त करने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करके अन्य प्रकार के स्प्रिंग को डिज़ाइन करने के लिए BA का उपयोग किया जाएगा।
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इस अध्ययन में उत्पन्न या विश्लेषित सभी डेटा इस प्रकाशित लेख [और अतिरिक्त सूचना फ़ाइल] में शामिल हैं।
मिन, जेड., किन, वी.के. और रिचर्ड, एल.जे. विमान आधुनिकीकरण, रेडिकल ज्यामितीय परिवर्तनों के माध्यम से एयरफ़ॉइल अवधारणा। आई.ई.एस. जे. भाग ए सभ्यता। रचना। परियोजना। 3(3), 188–195 (2010)।
सन, जे., लियू, के. और भूषण, बी. बीटल के पिछले पंख का अवलोकन: संरचना, यांत्रिक गुण, तंत्र और जैविक प्रेरणा। जे. मेचा. व्यवहार. बायोमेडिकल साइंस. अल्मा मेटर. 94, 63–73 (2019).
चेन, जेड., यू, जे., झांग, ए., और झांग, एफ. हाइब्रिड पावर्ड अंडरवाटर ग्लाइडर के लिए फोल्डिंग प्रोपल्शन मैकेनिज्म का डिज़ाइन और विश्लेषण। ओशन इंजीनियरिंग 119, 125–134 (2016)।
कार्तिक, एचएस और पृथ्वी, के. हेलीकॉप्टर हॉरिजॉन्टल स्टेबलाइजर फोल्डिंग मैकेनिज्म का डिजाइन और विश्लेषण। आंतरिक जे. इंग. स्टोरेज टैंक। प्रौद्योगिकी। (आईजीईआरटी) 9(05), 110–113 (2020)।
कुलुंक, जेड. और साहिन, एम. एक प्रयोग डिजाइन दृष्टिकोण का उपयोग करके एक तह रॉकेट विंग डिजाइन के यांत्रिक मापदंडों का अनुकूलन। आंतरिक जे. मॉडल। अनुकूलन। 9(2), 108–112 (2019)।
के, जे., वू, जेडवाई, लियू, वाईएस, जियांग, जेड. और हू, एक्सडी डिजाइन विधि, प्रदर्शन अध्ययन, और समग्र कॉइल स्प्रिंग्स की विनिर्माण प्रक्रिया: एक समीक्षा। रचना। 252, 112747 (2020)।
तकतक एम., ओमहेनी के., अलुई ए., दम्मक एफ. और खादर एम. कॉइल स्प्रिंग्स का डायनामिक डिज़ाइन ऑप्टिमाइज़ेशन। ध्वनि के लिए लागू करें। 77, 178–183 (2014)।
पेरेडेस, एम., सार्टोर, एम., और मास्कल, के. तनाव स्प्रिंग्स के डिजाइन को अनुकूलित करने की एक प्रक्रिया। एक कंप्यूटर। विधि का अनुप्रयोग। परियोजना के लिए। 191(8-10), 783-797 (2001)।
ज़ेबडी ओ., बौहिली आर. और ट्रोचू एफ. मल्टीऑब्जेक्टिव ऑप्टिमाइज़ेशन का उपयोग करके कम्पोजिट हेलिकल स्प्रिंग्स का इष्टतम डिज़ाइन। जे. रेनफ. प्लास्टिक. कंपोज. 28 (14), 1713–1732 (2009)।
पवार्ट, एचबी और डेसाले, डीडी ट्राइसाइकिल फ्रंट सस्पेंशन कॉइल स्प्रिंग्स का अनुकूलन। प्रक्रिया। निर्माता। 20, 428–433 (2018)।
बहशेश एम. और बहशेश एम. कम्पोजिट स्प्रिंग्स के साथ स्टील कॉइल स्प्रिंग्स का अनुकूलन। आंतरिक जे. मल्टीडिसिप्लिनरी. द साइंस. प्रोजेक्ट। 3(6), 47–51 (2012)।
चेन, एल. एट अल. कंपोजिट कॉइल स्प्रिंग्स के स्थिर और गतिशील प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कई मापदंडों के बारे में जानें। जे. मार्केट। स्टोरेज टैंक। 20, 532–550 (2022)।
फ्रैंक, जे. कम्पोजिट हेलिकल स्प्रिंग्स का विश्लेषण और अनुकूलन, पीएचडी थीसिस, सैक्रामेंटो स्टेट यूनिवर्सिटी (2020)।
गु, जेड., होउ, एक्स. और ये, जे. विधियों के संयोजन का उपयोग करके गैर-रेखीय हेलिकल स्प्रिंग्स को डिजाइन करने और उनका विश्लेषण करने के तरीके: परिमित तत्व विश्लेषण, लैटिन हाइपरक्यूब सीमित नमूनाकरण और आनुवंशिक प्रोग्रामिंग। प्रक्रिया। फर इंस्टीट्यूट। परियोजना। सीजे मेचा। परियोजना। विज्ञान। 235(22), 5917–5930 (2021)।
वू, एल., एट अल. एडजस्टेबल स्प्रिंग रेट कार्बन फाइबर मल्टी-स्ट्रैंड कॉइल स्प्रिंग्स: एक डिज़ाइन और मैकेनिज़्म स्टडी। जे. मार्केट। स्टोरेज टैंक। 9(3), 5067–5076 (2020)।
पाटिल डी.एस., मंगरुलकर के.एस. और जगताप एस.टी. कम्प्रेशन हेलिकल स्प्रिंग्स का वजन अनुकूलन। आंतरिक जे. इनोव. स्टोरेज टैंक। मल्टीडिसिप्लिनरी। 2(11), 154–164 (2016)।
राहुल, एमएस और रमेशकुमार, के. ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए कॉइल स्प्रिंग्स का बहुउद्देशीय अनुकूलन और संख्यात्मक सिमुलेशन। अल्मा मेटर। प्रक्रिया आज। 46. ​​4847–4853 (2021)।
बाई, जेबी एट अल. सर्वोत्तम अभ्यास को परिभाषित करना - जेनेटिक एल्गोरिदम का उपयोग करके समग्र हेलिकल संरचनाओं का इष्टतम डिज़ाइन। रचना। रचना। 268, 113982 (2021)।
शाहीन, आई., डॉर्टलर, एम., और गोकचे, एच. संपीड़न स्प्रिंग डिज़ाइन के न्यूनतम आयतन के अनुकूलन के आधार पर 灰狼 अनुकूलन विधि का उपयोग करते हुए, गाजी जे. इंजीनियरिंग साइंस, 3(2), 21–27 (2017)।
ऐ, के.एम., फोल्डी, एन., यिल्डिज़, ए.आर., बुरीरत, एस. और सैत, एस.एम. दुर्घटनाओं को अनुकूलित करने के लिए कई एजेंटों का उपयोग करते हुए मेटाहेयूरिस्टिक्स। आंतरिक जे. व्ही. डिसी. 80(2–4), 223–240 (2019)।
यिल्डिज़, एआर और एर्दाश, एमयू वास्तविक इंजीनियरिंग समस्याओं के विश्वसनीय डिज़ाइन के लिए नया हाइब्रिड टैगुची-सल्पा समूह अनुकूलन एल्गोरिदम। अल्मा मेटर। परीक्षण। 63(2), 157–162 (2021)।
यिल्डिज़ बीएस, फोल्डी एन., बुरेट एस., यिल्डिज़ एआर और सैट एसएम एक नए हाइब्रिड टिड्डी अनुकूलन एल्गोरिदम का उपयोग करके रोबोट ग्रिपर तंत्र का विश्वसनीय डिज़ाइन। विशेषज्ञ प्रणाली। 38(3), ई12666 (2021)।