Merci fir Äre Besuch op Nature.com. Dir benotzt eng Browserversioun mat limitéierter CSS-Ënnerstëtzung. Edelstahl-Spiralrohr Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). Zousätzlech, fir de lafende Support ze garantéieren, weisen mir d'Websäit ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Folien gläichzäiteg un. Benotzt d'Knäppercher "Virdrun" an "Nächst" fir duerch dräi Folien gläichzäiteg ze navigéieren, oder benotzt d'Schieberknäppercher um Enn fir duerch dräi Folien gläichzäiteg ze navigéieren.
An dëser Studie, Edelstahl-Spiralrohr, gëtt den Design vun den Torsiouns- a Kompressiounsfedern vum Flillekklappmechanismus, deen an der Rakéit benotzt gëtt, als Optimiséierungsproblem ugesinn. Nodeems d'Rakéit de Startrohr verlooss huet, mussen déi zou Flilleken opgemaach a fir eng gewëssen Zäit geséchert ginn. Zil vun der Studie war et, d'Energie, déi an de Federe gespäichert ass, ze maximéieren, sou datt d'Flilleke sech an der kuerstméiglecher Zäit ausklappe kënnen. An dësem Fall gouf d'Energiegläichung an deenen zwou Publikatiounen als Zilfunktioun am Optimiséierungsprozess definéiert. Den Drotduerchmiesser, d'Spiralduerchmiesser, d'Zuel vun de Spiralen an d'Oflenkungsparameter, déi fir den Design vun der Feder erfuerderlech sinn, goufen als Optimiséierungsvariablen definéiert. Et gëtt geometresch Grenzen fir d'Variablen wéinst der Gréisst vum Mechanismus, souwéi Grenzen fir de Sécherheetsfaktor wéinst der Belaaschtung, déi vun de Federe gedroe gëtt. Den Hunnegbeien-Algorithmus (BA) gouf benotzt fir dëst Optimiséierungsproblem ze léisen an den Design vun der Feder duerchzeféieren. D'Energiewäerter, déi mat BA kritt goufen, si besser wéi déi aus fréiere Design of Experiments (DOE) Studien. Federen a Mechanismen, déi mat de Parameteren, déi aus der Optimiséierung kritt goufen, entworf goufen, goufen fir d'éischt am ADAMS Programm analyséiert. Duerno goufen experimentell Tester duerchgefouert, andeems déi hiergestallt Federe a richteg Mechanismen integréiert goufen. Als Resultat vum Test gouf observéiert, datt d'Flilleke sech no ongeféier 90 Millisekonnen opgemaach hunn. Dëse Wäert läit wäit ënner dem Zil vum Projet vun 200 Millisekonnen. Zousätzlech ass den Ënnerscheed tëscht den analyteschen an experimentellen Resultater nëmmen 16 ms.
A Fligeren a Marinegefierer si Faltmechanismen aus Edelstol mat Spiralrohr entscheedend. Dës Systemer gi bei Modifikatiounen an Ëmbau vu Fligeren agesat, fir d'Fluchleistung an d'Kontroll ze verbesseren. Ofhängeg vum Fluchmodus falen an entfalen d'Flilleken anescht, fir den aerodynameschen Impakt ze reduzéieren1. Dës Situatioun kann mat de Beweegunge vun de Flilleke vu verschiddene Vigel an Insekten beim alldeegleche Fluch an Tauchen verglach ginn. Ähnlech falen an entfalen Segelfligeren an Ënnerwaasserbooter, fir hydrodynamesch Effekter ze reduzéieren an d'Handhabung ze maximéieren3. En aneren Zweck vun dëse Mechanismen ass et, volumetresch Virdeeler fir Systemer wéi d'Falten vun engem Helikopterpropeller 4 fir Lagerung an Transport ze bidden. D'Flilleke vun der Rakéit falen och erof, fir de Späicherplatz ze reduzéieren. Sou kënnen méi Rakéiten op enger méi klenger Fläch vum Startrakett 5 placéiert ginn. D'Komponenten, déi effektiv beim Falen an Entfalen agesat ginn, si meeschtens Federen. Am Moment vum Falen gëtt Energie dran gespäichert a beim Entfalen fräigesat. Wéinst senger flexibler Struktur ginn déi gespäichert an fräigesat Energie gläichgestallt. D'Feder ass haaptsächlech fir de System entworf, an dësen Design stellt en Optimiséierungsproblem6 duer. Well, obwuel et verschidde Variabelen wéi Drotduerchmiesser, Spulduerchmiesser, Zuel vun de Windungen, Helixwénkel an Materialtyp enthält, gëtt et och Critèren wéi Mass, Volumen, minimal Spannungsverdeelung oder maximal Energieverfügbarkeet7.
Dës Studie beliicht den Design an d'Optimiséierung vu Federe fir Flillekfaltmechanismen, déi a Rakéitesystemer benotzt ginn. Wann d'Flilleke virum Fluch am Startröhr sinn, bleiwen se op der Uewerfläch vun der Rakéit gefaalt, an nodeems se aus dem Startröhr erauskommen, klappen se sech fir eng gewëssen Zäit op a bleiwen op d'Uewerfläch gedréckt. Dëse Prozess ass entscheedend fir déi richteg Funktioun vun der Rakéit. Am entwéckelte Faltmechanismus gëtt d'Ouverture vun de Flilleke duerch Torsiounsfedern an d'Verriegelung duerch Drockfedern duerchgefouert. Fir eng passend Fieder ze designen, muss en Optimiséierungsprozess duerchgefouert ginn. Bannent der Fiederoptimiséierung gëtt et verschidden Uwendungen an der Literatur.
Paredes et al.8 hunn de maximale Middegkeetsliewensdauerfaktor als objektiv Funktioun fir den Design vu Spiralfedern definéiert an d'Quasi-Newton-Method als Optimiséierungsmethod benotzt. Variabelen an der Optimiséierung goufen identifizéiert wéi Drotduerchmiesser, Spiralduerchmiesser, Zuel vun de Windungen a Federlängt. En anere Parameter vun der Federstruktur ass d'Material, aus deem se gemaach ass. Dofir gouf dëst an den Design- an Optimiséierungsstudien berécksiichtegt. Zebdi et al.9 hunn Ziler vun maximaler Steifheet a minimalem Gewiicht an der objektiver Funktioun an hirer Studie festgeluecht, wou de Gewiichtsfaktor bedeitend war. An dësem Fall hunn si d'Federmaterial an d'geometresch Eegeschafte als Variabelen definéiert. Si benotzen en geneteschen Algorithmus als Optimiséierungsmethod. An der Automobilindustrie ass d'Gewiicht vu Materialien a ville Hisiichten nëtzlech, vun der Gefierleistung bis zum Brennstoffverbrauch. Gewiichtsminiméierung bei der Optimiséierung vu Spiralfedern fir d'Ophiewe ass eng bekannt Studie10. Bahshesh a Bahshesh11 hunn Materialien wéi E-Glas, Kuelestoff a Kevlar als Variabelen an hirer Aarbecht an der ANSYS-Ëmfeld identifizéiert mam Zil, e minimalt Gewiicht a maximal Zuchfestigkeit a verschiddene Federfederkompositdesignen z'erreechen. De Fabrikatiounsprozess ass entscheedend bei der Entwécklung vu Kompositfedern. Dofir spillen an engem Optimiséierungsproblem verschidde Variablen eng Roll, wéi zum Beispill d'Produktiounsmethod, d'Schrëtt, déi am Prozess gemaach ginn, an d'Sequenz vun dëse Schrëtt12,13. Beim Design vu Federe fir dynamesch Systemer mussen d'Eegefrequenzen vum System berécksiichtegt ginn. Et ass recommandéiert, datt déi éischt Eegefrequenz vun der Feder op d'mannst 5-10 Mol d'Eegefrequenz vum System ass, fir Resonanz14 ze vermeiden. Taktak et al.7 hunn decidéiert, d'Mass vun der Feder ze minimiséieren an déi éischt Eegefrequenz als Zilfunktiounen am Design vum Spiralfeder ze maximéieren. Si hunn Muster Sich, bannenzeg Punkt, aktiv Set a genetesch Algorithmusmethoden am Matlab Optimiséierungstool benotzt. Analytesch Fuerschung ass Deel vun der Fuerschung iwwer Federdesign, an d'Finite Element Method ass an dësem Beräich populär15. Patil et al.16 hunn eng Optimiséierungsmethod entwéckelt fir d'Gewiicht vun enger Kompressiounsspiralfieder mat Hëllef vun enger analytescher Prozedur ze reduzéieren an d'analytesch Equatioune mat der Finite Element Method ze testen. En anert Kriterium fir d'Nëtzlechkeet vun enger Feder ze erhéijen ass d'Erhéijung vun der Energie, déi se späichere kann. Dëse Fall garantéiert och, datt d'Feder hir Nëtzlechkeet fir eng laang Zäit behält. Rahul a Rameshkumar17 versichen, d'Federvolumen ze reduzéieren an d'Spannungsenergie an Autosspiralfederdesignen ze erhéijen. Si hunn och genetesch Algorithmen an der Optimiséierungsfuerschung benotzt.
Wéi ee gesäit, variéieren d'Parameteren an der Optimiséierungsstudie vu System zu System. Am Allgemengen si Steifheets- a Schéierspannungsparameter wichteg an engem System, wou d'Laascht, déi et dréit, den entscheedende Faktor ass. D'Materialauswiel ass mat dësen zwou Parameteren am Gewiichtslimitsystem abegraff. Op der anerer Säit ginn d'Eegefrequenzen iwwerpréift, fir Resonanzen an héichdynamesche Systemer ze vermeiden. A Systemer, wou d'Nëtzlechkeet wichteg ass, gëtt d'Energie maximéiert. An Optimiséierungsstudien, obwuel d'FEM fir analytesch Studien benotzt gëtt, kann een gesinn, datt metaheuristesch Algorithmen wéi de geneteschen Algorithmus14,18 an de Gray Wolf Algorithmus19 zesumme mat der klassescher Newton-Method bannent engem Beräich vu bestëmmte Parameteren benotzt ginn. Metaheuristesch Algorithmen goufen op Basis vun natierlechen Adaptatiounsmethoden entwéckelt, déi sech an enger kuerzer Zäit un den optimalen Zoustand erreechen, besonnesch ënner dem Afloss vun der Populatioun20,21. Mat enger zoufälleger Verdeelung vun der Populatioun am Sichberäich vermeiden se lokal Optima a beweege sech a Richtung global Optima22. Sou gouf et an de leschte Joren dacks am Kontext vu reellen industrielle Problemer23,24 benotzt.
De kritesche Fall fir de Faltmechanismus, deen an dëser Studie entwéckelt gouf, ass, datt d'Flilleken, déi virum Fluch an der zouener Positioun waren, eng gewëssen Zäit no der Verloossung vum Rouer opmaachen. Duerno blockéiert d'Verriegelungselement de Flillek. Dofir beaflossen d'Federn net direkt d'Fluchdynamik. An dësem Fall war d'Zil vun der Optimiséierung, déi gespäichert Energie ze maximéieren, fir d'Bewegung vun der Fieder ze beschleunegen. D'Rullduerchmiesser, den Drotduerchmiesser, d'Zuel vun de Rollen an d'Oflenkung goufen als Optimiséierungsparameter definéiert. Wéinst der klenger Gréisst vun der Fieder gouf d'Gewiicht net als Zil ugesinn. Dofir gëtt de Materialtyp als fix definéiert. D'Sécherheetsmarge fir mechanesch Deformatiounen gëtt als kritesch Limitatioun festgeluecht. Zousätzlech sinn variabel Gréisstbeschränkungen am Ëmfang vum Mechanismus involvéiert. D'BA-Methaheuristik-Method gouf als Optimiséierungsmethod gewielt. BA gouf fir seng flexibel an einfach Struktur a fir seng Fortschrëtter an der mechanescher Optimiséierungsfuerschung bevorzugt25. Am zweeten Deel vun der Studie ginn detailléiert mathematesch Ausdréck am Kader vum Basisdesign an dem Fiederdesign vum Faltmechanismus abegraff. Den drëtten Deel enthält den Optimiséierungsalgorithmus an d'Optimiséierungsresultater. Kapitel 4 féiert eng Analyse am ADAMS-Programm duerch. D'Gëeegentheet vun de Federe gëtt virun der Produktioun analyséiert. Déi lescht Sektioun enthält experimentell Resultater an Testbiller. D'Resultater, déi an der Studie kritt goufen, goufen och mat der fréierer Aarbecht vun den Autoren verglach, déi den DOE-Usaz benotzt huet.
D'Flilleken, déi an dëser Studie entwéckelt goufen, sollten sech op d'Uewerfläch vun der Rakéit zouklappen. D'Flilleke rotéiere vun der gefalterter an déi ausgeklappter Positioun. Dofir gouf e spezielle Mechanismus entwéckelt. Abb. 1 weist déi gefalten an ausgeklappte Konfiguratioun5 am Koordinatesystem vun der Rakéit.
Op Fig. 2 ass eng Schnëttvue vum Mechanismus ze gesinn. De Mechanismus besteet aus verschiddene mechaneschen Deeler: (1) Haaptkierper, (2) Flillekwelle, (3) Lager, (4) Verriegelungskierper, (5) Verriegelungsbuchse, (6) Stoppstift, (7) Torsiounsfieder an (8) Drockfiederen. D'Flillekwelle (2) ass iwwer d'Verriegelungshülse (4) mat der Torsiounsfieder (7) verbonnen. All dräi Deeler dréinen sech gläichzäiteg nodeems d'Rakéit gestart ass. Mat dëser Rotatiounsbewegung dréinen d'Flilleken an hir Endpositioun. Duerno gëtt de Stift (6) vun der Drockfieder (8) betätegt, wouduerch de ganze Mechanismus vum Verriegelungskierper (4)5 blockéiert gëtt.
Elastizitéitsmodul (E) a Schéiermodul (G) si Schlësselkonstruktiounsparameter vun der Fieder. An dëser Studie gouf Drot aus héichkuelestoffhaltege Fiederstol (Music wire ASTM A228) als Fiedermaterial gewielt. Aner Parameter sinn den Drotduerchmiesser (d), den duerchschnëttleche Spiralduerchmiesser (Dm), d'Zuel vun de Spiralen (N) an d'Fiederoflenkung (xd fir Kompressiounsfiederen an θ fir Torsiounsfiederen)26. Déi gespäichert Energie fir Kompressiounsfiederen \({(SE}_{x})\) an Torsiounsfiederen (\({SE}_{\theta}\)) kann aus den Equatiounen (1) an (2)26 berechent ginn. (De Wäert vum Schéiermodul (G) fir d'Kompressiounsfieder ass 83,7E9 Pa, an den Wäert vum Elastizitéitsmodul (E) fir d'Torsiounsfieder ass 203,4E9 Pa.)
Déi mechanesch Dimensioune vum System bestëmmen direkt déi geometresch Aschränkungen vun der Fieder. Zousätzlech sollten och d'Konditiounen, ënner deenen d'Rakéit positionéiert gëtt, berécksiichtegt ginn. Dës Faktoren bestëmmen d'Grenze vun de Fiederparameteren. Eng aner wichteg Aschränkung ass de Sécherheetsfaktor. D'Definitioun vun engem Sécherheetsfaktor gëtt vum Shigley et al.26 am Detail beschriwwen. De Sécherheetsfaktor vun der Drockfieder (SFC) gëtt definéiert als déi maximal zulässlech Spannung gedeelt duerch d'Spannung iwwer déi kontinuéierlech Längt. SFC kann mat de Gleichungen (3), (4), (5) an (6)26 berechent ginn. (Fir d'Fiedermaterial, dat an dëser Studie benotzt gouf, ass \({S}_{sy}=980 MPa\)). F representéiert d'Kraaft an der Gleichung a KB representéiert de Bergstrasser-Faktor vun 26.
Den Torsiounssécherheetsfaktor vun enger Fieder (SFT) gëtt definéiert als M gedeelt duerch k. SFT kann aus der Equatioun (7), (8), (9) an (10)26 berechent ginn. (Fir d'Material, dat an dëser Studie benotzt gouf, ass \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). An der Equatioun gëtt M fir den Dréimoment benotzt, \({k}^{^{\prime}}\) fir d'Fiederkonstant (Dréimoment/Rotatioun), a Ki fir de Spannungskorrekturfaktor.
D'Haaptzil vun der Optimiséierung an dëser Studie ass et, d'Energie vun der Fieder ze maximéieren. D'Zilfunktioun ass formuléiert fir \(\overrightarrow{\{X\}}\) ze fannen, déi \(f(X)\)\) maximéiert. \({f}_{1}(X)\) an \({f}_{2}(X)\) sinn d'Energiefunktioune vun der Kompressiouns- respektiv der Torsiounsfieder. Déi berechent Variabelen a Funktiounen, déi fir d'Optimiséierung benotzt ginn, sinn an de folgende Gleichungen duergestallt.
Déi verschidde Restriktiounen, déi dem Design vun der Fieder geluecht ginn, sinn an de folgende Gleichungen uginn. D'Gleichungen (15) an (16) representéieren d'Sécherheetsfaktoren fir Kompressiouns- a Torsiounsfiederen. An dëser Studie muss den SFC méi grouss oder gläich 1,2 sinn an den SFT muss méi grouss oder gläich θ26 sinn.
D'Basissich no Pollen gouf vun de Strategien vun de Bienen inspiréiert27. Bienen sichen andeems se méi Sammler op fruchtbar Pollenfelder a manner Sammler op manner fruchtbar Pollenfelder schécken. Sou gëtt déi gréisst Effizienz aus der Bienenpopulatioun erreecht. Op der anerer Säit sichen d'Sichbienen weider no neie Pollengebidder, a wa méi produktiv Gebidder wéi virdrun do sinn, gi vill Sammler op dëst neit Gebitt geleet28. D'Basissich besteet aus zwéin Deeler: lokal Sich a global Sich. Déi lokal Sich sicht no méi Gemeinschaften no beim Minimum (Eliteplazen), wéi Bienen, a sicht manner no anere Plazen (optimal oder ausgewielte Plazen). Am globale Sichdeel gëtt eng arbiträr Sich duerchgefouert, a wa gutt Wäerter fonnt ginn, ginn d'Statiounen an der nächster Iteratioun an den lokale Sichdeel geréckelt. Den Algorithmus enthält e puer Parameteren: d'Zuel vun de Sichbienen (n), d'Zuel vun de lokale Sichplazen (m), d'Zuel vun den Eliteplazen (e), d'Zuel vun de Sammler an den Eliteplazen (nep), d'Zuel vun de Sammler an den optimale Gebidder. Standuert (nsp), Quartiergréisst (ngh) an Unzuel vun Iteratiounen (I)29. De BA-Pseudocode gëtt an der Figur 3 gewisen.
Den Algorithmus probéiert tëscht \({g}_{1}(X)\) an \({g}_{2}(X)\) ze schaffen. Als Resultat vun all Iteratioun ginn optimal Wäerter bestëmmt an eng Populatioun gëtt ronderëm dës Wäerter gesammelt, fir déi bescht Wäerter ze kréien. Restriktioune ginn an de lokalen a globale Sichsektiounen iwwerpréift. Bei enger lokaler Sich gëtt den Energiewäert berechent, wann dës Faktoren entspriechen. Wann den neien Energiewäert méi grouss ass wéi den optimale Wäert, gëtt den neie Wäert dem optimale Wäert zougewisen. Wann de beschte Wäert, deen am Sichresultat fonnt gouf, méi grouss ass wéi dat aktuellt Element, gëtt dat neit Element an d'Sammlung abegraff. Den Blockdiagramm vun der lokaler Sich gëtt an der Figur 4 gewisen.
D'Populatioun ass ee vun de Schlësselparameteren an der BA. Aus fréiere Studien ass ze gesinn, datt d'Erweiderung vun der Populatioun d'Zuel vun den erfuerderlechen Iteratiounen reduzéiert an d'Wahrscheinlechkeet vum Erfolleg erhéicht. Wéi och ëmmer, d'Zuel vun de funktionellen Evaluatiounen klëmmt och. D'Präsenz vun enger grousser Zuel vun Elite-Plazen beaflosst d'Performance net wesentlech. D'Zuel vun den Elite-Plazen kann niddreg sinn, wann se net null30 ass. D'Gréisst vun der Scoutbienepopulatioun (n) gëtt normalerweis tëscht 30 an 100 gewielt. An dëser Studie goufen souwuel 30 wéi och 50 Szenarie duerchgefouert fir déi passend Zuel ze bestëmmen (Tabell 2). Aner Parameter ginn ofhängeg vun der Populatioun bestëmmt. D'Zuel vun den ausgewielte Plazen (m) ass (ongeféier) 25% vun der Populatiounsgréisst, an d'Zuel vun den Elite-Plazen (e) ënner den ausgewielte Plazen ass 25% vun m. D'Zuel vun den Iessbienen (Zuel vun de Recherchen) gouf op 100 fir Elite-Parameteren an 30 fir aner lokal Parzellen gewielt. Noperschaftssich ass dat Basiskonzept vun allen evolutiven Algorithmen. An dëser Studie gouf d'Tapering Neighbors Method benotzt. Dës Method reduzéiert d'Gréisst vun der Noperschaft mat enger bestëmmter Rate bei all Iteratioun. A spéideren Iteratiounen kënnen méi kleng Noperschaftswäerter fir eng méi genee Sich benotzt ginn.
Fir all Szenario goufen zéng hannereneen Tester duerchgefouert fir d'Reproduzéierbarkeet vum Optimiséierungsalgorithmus ze kontrolléieren. An der Fig. 5 sinn d'Resultater vun der Optimiséierung vun der Torsiounsfieder fir Schema 1 gewisen, an an der Fig. 6 - fir Schema 2. D'Testdaten sinn och an den Tabellen 3 an 4 uginn (eng Tabelle mat de Resultater fir d'Drockfieder ass an den Ergänzungsinformatiounen S1). D'Bienepopulatioun intensivéiert d'Sich no gudde Wäerter an der éischter Iteratioun. Am Szenario 1 louchen d'Resultater vun e puer Tester ënner dem Maximum. Am Szenario 2 kann een gesinn, datt all Optimiséierungsresultater sech dem Maximum erreechen wéinst der Erhéijung vun der Populatioun an aner relevant Parameteren. Et kann een gesinn, datt d'Wäerter am Szenario 2 fir den Algorithmus ausreechen.
Wann de maximalen Energiewäert an Iteratiounen erreecht gëtt, gëtt och e Sécherheetsfaktor als Aschränkung fir d'Studie uginn. Kuckt d'Tabell fir de Sécherheetsfaktor. D'Energiewäerter, déi mat BA kritt goufen, ginn mat deenen verglach, déi mat der 5 DOE Method an der Tabell 5 kritt goufen. (Fir d'Fabrikatioun ze vereinfachen, ass d'Zuel vun de Windungen (N) vun der Torsiounsfieder 4,9 amplaz vun 4,88, an d'Oflenkung (xd) ass 8 mm amplaz vun 7,99 mm an der Drockfieder.) Et ass ze gesinn, datt BA e besser Resultat ass. BA evaluéiert all Wäerter duerch lokal an global Opschléi. Op dës Manéier kann hien méi Alternativen méi séier ausprobéieren.
An dëser Studie gouf den Adams benotzt fir d'Bewegung vum Flillekmechanismus z'analyséieren. Den Adams kritt als éischt en 3D-Modell vum Mechanismus. Dann definéiert eng Fieder mat de Parameteren, déi an der viregter Sektioun ausgewielt goufen. Zousätzlech mussen nach aner Parameteren fir déi aktuell Analyse definéiert ginn. Dëst sinn physikalesch Parameteren wéi Verbindungen, Materialeigenschaften, Kontakt, Reibung a Schwéierkraaft. Et gëtt eng Schwenkverbindung tëscht der Klingenwell an dem Lager. Et gi 5-6 zylindresch Gelenker. Et gi 5-1 fix Gelenker. Den Haaptkierper ass aus Aluminiummaterial a fixéiert. De Material vun de reschtlechen Deeler ass Stol. Wielt de Reibungskoeffizient, d'Kontaktsteifegkeet an d'Déift vun der Penetratioun vun der Reibungsfläch jee no der Materialart. (Edelstol AISI 304) An dëser Studie ass de kritesche Parameter d'Öffnungszeit vum Flillekmechanismus, déi manner wéi 200 ms muss sinn. Halt dofir d'Öffnungszeit vum Flillek während der Analyse am A.
Als Resultat vun der Analyse vum Adams ass d'Öffnungszeit vum Flillekmechanismus 74 Millisekonnen. D'Resultater vun der dynamescher Simulatioun vun 1 bis 4 sinn an der Figur 7 gewisen. Déi éischt Foto an der Figur 5 ass d'Startzäit vun der Simulatioun an d'Flilleke sinn an der Waardepositioun fir d'Klappen. (2) Weist d'Positioun vum Flillek no 40ms un, wann de Flillek ëm 43 Grad gedréit ass. (3) weist d'Positioun vum Flillek no 71 Millisekonnen. Och am leschte Bild (4) gëtt d'Enn vun der Dréiung vum Flillek an d'Ouverturepositioun gewisen. Als Resultat vun der dynamescher Analyse gouf observéiert, datt de Flilleköffnungsmechanismus däitlech méi kuerz ass wéi den Zilwäert vun 200 ms. Zousätzlech goufen bei der Dimensioun vun de Federe d'Sécherheetsgrenzen aus den héchste Wäerter ausgewielt, déi an der Literatur recommandéiert sinn.
Nodeems all Design-, Optimiséierungs- a Simulatiounsstudien ofgeschloss waren, gouf e Prototyp vum Mechanismus hiergestallt an integréiert. De Prototyp gouf dann getest fir d'Simulatiounsresultater ze verifizéieren. Als éischt gouf d'Haaptschuel befestegt an d'Flilleke geklappt. Duerno goufen d'Flilleke aus der gefaalter Positioun befreit an e Video gouf vun der Rotatioun vun de Flilleke vun der gefaalter Positioun an déi ausgeklappt Positioun gemaach. Den Timer gouf och benotzt fir d'Zäit während der Videoopnam ze analyséieren.
Op Fig. 8 sinn d'Videobiller mat den Nummeren 1-4 ze gesinn. Bild Nummer 1 an der Figur weist de Moment vum Fräiloossen vun de gefaaltene Flilleken. Dëse Moment gëllt als den Ufanksmoment vun der Zäit t0. D'Biller 2 an 3 weisen d'Positioune vun de Flilleken 40 ms an 70 ms nom Ufanksmoment. Wann d'Biller 3 an 4 analyséiert ginn, kann een gesinn, datt d'Bewegung vum Flillek 90 ms nom t0 stabiliséiert, an d'Ouverture vum Flillek tëscht 70 an 90 ms ofgeschloss ass. Dës Situatioun bedeit, datt souwuel d'Simulatioun wéi och d'Prototyptest ongeféier déiselwecht Zäit fir d'Flillek auszesetzen ginn, an den Design den Ufuerderunge vun der Leeschtung vum Mechanismus entsprécht.
An dësem Artikel ginn d'Torsiouns- a Kompressiounsfedern, déi am Flillekfaltmechanismus benotzt ginn, mat Hëllef vun der BA optimiséiert. D'Parameter kënne mat wéinegen Iteratioune séier erreecht ginn. D'Torsiounsfeder gëtt mat 1075 mJ an d'Kompressiounsfeder mat 37,24 mJ bewäert. Dës Wäerter si 40-50% besser wéi bei fréiere DOE-Studien. D'Feder gëtt an de Mechanismus integréiert an am ADAMS-Programm analyséiert. Bei der Analyse gouf festgestallt, datt d'Flilleke bannent 74 Millisekonnen opgemaach hunn. Dëse Wäert läit wäit ënner dem Zil vum Projet vun 200 Millisekonnen. An enger spéiderer experimenteller Studie gouf d'Uschaltzäit op ongeféier 90 ms gemooss. Dësen Ënnerscheed vun 16 Millisekonnen tëscht den Analysen kéint op Ëmweltfaktoren zréckzeféieren sinn, déi net an der Software modelléiert sinn. Et gëtt ugeholl, datt den Optimiséierungsalgorithmus, deen als Resultat vun der Studie kritt gouf, fir verschidde Federdesignen benotzt ka ginn.
D'Fiedermaterial war virdefinéiert a gouf net als Variabel an der Optimiséierung benotzt. Well vill verschidden Zorte vu Fiederen a Fligeren a Rakéiten benotzt ginn, gëtt BA ugewannt fir aner Zorte vu Fiederen mat verschiddene Materialien ze designen, fir an zukünftege Fuerschungen en optimalen Fiederdesign z'erreechen.
Mir erklären, datt dëst Manuskript originell ass, net virdru publizéiert gouf a momentan net fir eng soss anzwousch Publikatioun a Betruecht gezunn gëtt.
All Daten, déi an dëser Studie generéiert oder analyséiert goufen, sinn an dësem publizéierten Artikel [an der zousätzlecher Informatiounsdatei] abegraff.
Min, Z., Kin, VK a Richard, LJ Aircraft Moderniséierung vum Schwéngungsprofilkonzept duerch radikal geometresch Ännerungen. IES J. Part A Civilization. composition. project. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. a Bhushan, B. En Iwwerbléck iwwer d'Hënnerflillek vum Käfer: Struktur, mechanesch Eegeschaften, Mechanismen a biologesch Inspiratioun. J. Mecha. Verhalen. Biomedical Science. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., a Zhang, F. Design an Analyse vun engem klappbare Undriffsmechanismus fir e Hybrid-Underwaassersegelfliger. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS a Prithvi, K. Design an Analyse vun engem horizontalen Stabilisator-Klappmechanismus fir Helikopteren. intern J. Ing. Späichertank. Technologie. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. a Sahin, M. Optimiséierung vun de mechanesche Parameteren vun engem zesummeklappbare Rakéiteflillekdesign mat Hëllef vun engem experimentellen Designusaz. internal J. Model. optimization. 9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Designmethod, Performancestudie a Fabrikatiounsprozess vu Komposit-Spiralfedern: E Réckbléck. compose. composition. 252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. a Khaddar M. Dynamesch Designoptimiséierung vu Spiralfedern. Apply for sound. 77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M., a Mascle, K. Eng Prozedur fir d'Optimiséierung vum Design vu Spannfedern. Eng Computerapplikatioun vun der Method. Fir. Projet. 191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. an Trochu F. Optimal Design vu Komposit-Spiralfedern mat Hëllef vu Multiobjektivoptimiséierung. J. Reinf. plastic. compose. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB an Desale, DD Optimiséierung vu Spiralfedern fir d'Frontfederung vun Dräiradgeräter. Prozess. Hiersteller. 20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. a Bahshesh M. Optimiséierung vu Stahlspiralfedern mat Kompositfedern. intern J. Multidisziplinär. de Wëssenschaftsprojet. 3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al. Léiert méi iwwer déi vill Parameteren, déi d'statesch an dynamesch Leeschtung vu Komposit-Spiralfedern beaflossen. J. Market. Storage Tank. 20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analyse an Optimiséierung vu Komposit-Spiralfedern, Dokterthees, Sacramento State University (2020).
Gu, Z., Hou, X. a Ye, J. Methoden fir d'Entwécklung an d'Analyse vun netlinearen Helixfedern mat Hëllef vun enger Kombinatioun vu Methoden: Finite-Element-Analyse, limitéiert Sampling mat laténgeschen Hyperkubus a genetesch Programméierung. Prozess. Fur Institute. Projet. CJ Mecha. Projet. The Science. 235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L., et al. Verstellbar Federraten fir Kuelefaser-Multi-Strand-Spiralfedern: Eng Design- a Mechanismusstudie. J. Market. Storage Tank. 9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS a Jagtap ST Gewiichtsoptimiséierung vu Kompressiounsspiralfedern. intern J. Innov. Späichertank. Multidisziplinär. 2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS a Rameshkumar, K. Multifunktionell Optimiséierung a numeresch Simulatioun vu Spiralfedern fir Automobilanwendungen. Alma Mater. Prozess haut. 46. ​​4847–4853 (2021).
Bai, JB et al. Definitioun vu Best Practice - Optimal Design vu Komposit-Spiralstrukturen mat Hëllef vu geneteschen Algorithmen. compose. composition. 268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M., a Gokche, H. Mat Hëllef vun der 灰狼 Optimiséierungsmethod baséiert op der Optimiséierung vum minimale Volumen vum Kompressiounsfederdesign, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. a Sait, SM Metaheuristik mat Hëllef vu verschiddenen Agenten fir Ofstürzen ze optimiséieren. intern J. Veh. dez. 80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR an Erdash, MU Neien hybriden Taguchi-Salpa Gruppenoptimiséierungsalgorithmus fir zouverléissegen Design vu reellen Ingenieursproblemer. alma mater. test. 63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR a Sait SM Zouverlässeg Konzeptioun vu robotergegräifte Mechanismen mat Hëllef vun engem neien hybride Sprëtzenoptimiséierungsalgorithmus. expert. system. 38(3), e12666 (2021).