Grazzi talli żort Nature.com. Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat għas-CSS. Tubu tal-koljatura tal-istainless steel Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibilità fl-Internet Explorer). Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Juri karużell ta’ tliet slides f’daqqa. Uża l-buttuni Preċedenti u Li Jmiss biex timxi minn tliet slides kull darba, jew uża l-buttuni tas-slider fl-aħħar biex timxi minn tliet slides kull darba.
F'dan l-istudju, it-tubu tal-koljatura tal-istainless steel, id-disinn tal-molol tat-torsjoni u tal-kompressjoni tal-mekkaniżmu li jintlewa l-ġwienaħ użat fir-rokit, huwa kkunsidrat bħala problema ta' ottimizzazzjoni. Wara li r-rokit jitlaq mit-tubu tat-tnedija, il-ġwienaħ magħluqa jridu jinfetħu u jiġu mwaħħlin għal ċertu ammont ta' żmien. L-għan tal-istudju kien li tiġi massimizzata l-enerġija maħżuna fil-molol sabiex il-ġwienaħ ikunu jistgħu jinfetħu fl-iqsar żmien possibbli. F'dan il-każ, l-ekwazzjoni tal-enerġija fiż-żewġ pubblikazzjonijiet ġiet definita bħala l-funzjoni oġġettiva fil-proċess ta' ottimizzazzjoni. Id-dijametru tal-wajer, id-dijametru tal-koljatura, in-numru ta' kolji, u l-parametri tad-deflessjoni meħtieġa għad-disinn tal-molol ġew definiti bħala varjabbli ta' ottimizzazzjoni. Hemm limiti ġeometriċi fuq il-varjabbli minħabba d-daqs tal-mekkaniżmu, kif ukoll limiti fuq il-fattur tas-sigurtà minħabba t-tagħbija li jinġarr mill-molol. L-algoritmu tan-naħal tal-għasel (BA) intuża biex isolvi din il-problema ta' ottimizzazzjoni u jwettaq id-disinn tal-molol. Il-valuri tal-enerġija miksuba bil-BA huma superjuri għal dawk miksuba minn studji preċedenti tad-Disinn tal-Esperimenti (DOE). Il-molol u l-mekkaniżmi ddisinjati bl-użu tal-parametri miksuba mill-ottimizzazzjoni ġew analizzati għall-ewwel darba fil-programm ADAMS. Wara dan, twettqu testijiet sperimentali billi l-molol manifatturati ġew integrati f'mekkaniżmi reali. Bħala riżultat tat-test, ġie osservat li l-ġwienaħ infetħu wara madwar 90 millisekonda. Dan il-valur huwa ferm taħt il-mira tal-proġett ta' 200 millisekonda. Barra minn hekk, id-differenza bejn ir-riżultati analitiċi u sperimentali hija biss 16 ms.
Fl-inġenji tal-ajru u fil-vetturi tal-baħar, il-mekkaniżmi tat-tiwi tat-tubi tal-koljatura tal-istainless steel huma kritiċi. Dawn is-sistemi jintużaw f'modifiki u konverżjonijiet tal-inġenji tal-ajru biex itejbu l-prestazzjoni u l-kontroll tat-titjira. Skont il-mod tat-titjira, il-ġwienaħ jintwew u jinfetħu b'mod differenti biex inaqqsu l-impatt aerodinamiku1. Din is-sitwazzjoni tista' titqabbel mal-movimenti tal-ġwienaħ ta' xi għasafar u insetti waqt it-titjira u l-għadis ta' kuljum. Bl-istess mod, il-gliders jintwew u jinfetħu fis-sommerġibbli biex inaqqsu l-effetti idrodinamiċi u jimmassimizzaw l-immaniġġjar3. Skop ieħor ta' dawn il-mekkaniżmi huwa li jipprovdu vantaġġi volumetriċi lil sistemi bħat-tiwi ta' skrun ta' ħelikopter 4 għall-ħażna u t-trasport. Il-ġwienaħ tar-rokit jintwew ukoll 'l isfel biex inaqqsu l-ispazju tal-ħażna. Għalhekk, aktar missili jistgħu jitqiegħdu fuq żona iżgħar tal-lanċjar 5. Il-komponenti li jintużaw b'mod effettiv fit-tiwi u l-ftuħ ġeneralment huma molol. Fil-mument tat-tiwi, l-enerġija tinħażen fiha u tiġi rilaxxata fil-mument tal-ftuħ. Minħabba l-istruttura flessibbli tagħha, l-enerġija maħżuna u rilaxxata tiġi ugwalizzata. Ir-rebbiegħa hija prinċipalment iddisinjata għas-sistema, u dan id-disinn jippreżenta problema ta' ottimizzazzjoni6. Għax filwaqt li jinkludi diversi varjabbli bħad-dijametru tal-wajer, id-dijametru tal-kolja, in-numru ta’ dawriet, l-angolu tal-elika u t-tip ta’ materjal, hemm ukoll kriterji bħall-massa, il-volum, id-distribuzzjoni minima tal-istress jew id-disponibbiltà massima tal-enerġija7.
Dan l-istudju jitfa’ dawl fuq id-disinn u l-ottimizzazzjoni tal-molol għal mekkaniżmi ta’ tiwi tal-ġwienaħ użati fis-sistemi tar-rokits. Billi jkunu ġewwa t-tubu tat-tnedija qabel it-titjira, il-ġwienaħ jibqgħu mitwija fuq il-wiċċ tar-rokit, u wara li joħorġu mit-tubu tat-tnedija, jinfetħu għal ċertu żmien u jibqgħu ppressati mal-wiċċ. Dan il-proċess huwa kritiku għall-funzjonament tajjeb tar-rokit. Fil-mekkaniżmu ta’ tiwi żviluppat, il-ftuħ tal-ġwienaħ jitwettaq permezz ta’ molol tat-torsjoni, u l-illokkjar jitwettaq permezz ta’ molol tal-kompressjoni. Biex tiġi ddisinjata molla xierqa, irid jitwettaq proċess ta’ ottimizzazzjoni. Fl-ottimizzazzjoni tar-molol, hemm diversi applikazzjonijiet fil-letteratura.
Paredes et al.8 iddefinixxew il-fattur massimu tal-ħajja tal-għeja bħala funzjoni oġġettiva għad-disinn ta' molol spirali u użaw il-metodu kważi-Newtonjan bħala metodu ta' ottimizzazzjoni. Il-varjabbli fl-ottimizzazzjoni ġew identifikati bħala d-dijametru tal-wajer, id-dijametru tal-kolja, in-numru ta' dawriet, u t-tul tar-rebbiegħa. Parametru ieħor tal-istruttura tar-rebbiegħa huwa l-materjal li minnu hija magħmula. Għalhekk, dan ġie kkunsidrat fl-istudji tad-disinn u l-ottimizzazzjoni. Zebdi et al. 9 stabbilew miri ta' ebusija massima u piż minimu fil-funzjoni oġġettiva fl-istudju tagħhom, fejn il-fattur tal-piż kien sinifikanti. F'dan il-każ, huma ddefinixxew il-materjal tar-rebbiegħa u l-proprjetajiet ġeometriċi bħala varjabbli. Huma jużaw algoritmu ġenetiku bħala metodu ta' ottimizzazzjoni. Fl-industrija tal-karozzi, il-piż tal-materjali huwa utli f'ħafna modi, mill-prestazzjoni tal-vettura sal-konsum tal-fjuwil. Il-minimizzazzjoni tal-piż filwaqt li jiġu ottimizzati l-molol spirali għas-sospensjoni hija studju magħruf sew10. Bahshesh u Bahshesh11 identifikaw materjali bħal E-glass, karbonju u Kevlar bħala varjabbli fix-xogħol tagħhom fl-ambjent ANSYS bil-għan li jinkiseb piż minimu u saħħa massima tat-tensjoni f'diversi disinji komposti ta' molol tas-sospensjoni. Il-proċess tal-manifattura huwa kritiku fl-iżvilupp ta' molol komposti. Għalhekk, diversi varjabbli jidħlu fis-seħħ fi problema ta' ottimizzazzjoni, bħall-metodu ta' produzzjoni, il-passi meħuda fil-proċess, u s-sekwenza ta' dawk il-passi12,13. Meta jiġu ddisinjati molol għal sistemi dinamiċi, il-frekwenzi naturali tas-sistema jridu jitqiesu. Huwa rakkomandat li l-ewwel frekwenza naturali tal-molla tkun mill-inqas 5-10 darbiet il-frekwenza naturali tas-sistema biex tiġi evitata r-reżonanza14. Taktak et al. 7 iddeċidew li jimminimizzaw il-massa tal-molla u jimmassimizzaw l-ewwel frekwenza naturali bħala funzjonijiet oġġettivi fid-disinn tal-molol spirali. Huma użaw metodi ta' tiftix ta' mudelli, punt intern, sett attiv, u algoritmu ġenetiku fl-għodda ta' ottimizzazzjoni Matlab. Ir-riċerka analitika hija parti mir-riċerka tad-disinn tal-molol, u l-Metodu tal-Element Finit huwa popolari f'dan il-qasam15. Patil et al.16 żviluppaw metodu ta' ottimizzazzjoni għat-tnaqqis tal-piż ta' molla spirali ta' kompressjoni bl-użu ta' proċedura analitika u ttestjaw l-ekwazzjonijiet analitiċi bl-użu tal-metodu tal-element finit. Kriterju ieħor biex tiżdied l-utilità ta' molla huwa ż-żieda fl-enerġija li tista' taħżen. Dan il-każ jiżgura wkoll li l-molla żżomm l-utilità tagħha għal perjodu twil ta’ żmien. Rahul u Rameshkumar17 ifittxu li jnaqqsu l-volum tal-molla u jżidu l-enerġija tat-tensjoni fid-disinji tal-molla tal-karozzi. Huma użaw ukoll algoritmi ġenetiċi fir-riċerka tal-ottimizzazzjoni.
Kif jidher, il-parametri fl-istudju ta' ottimizzazzjoni jvarjaw minn sistema għal sistema. B'mod ġenerali, il-parametri tal-ebusija u l-istress shear huma importanti f'sistema fejn it-tagħbija li ġġorr hija l-fattur determinanti. L-għażla tal-materjal hija inkluża fis-sistema tal-limitu tal-piż b'dawn iż-żewġ parametri. Min-naħa l-oħra, il-frekwenzi naturali huma ċċekkjati biex jiġu evitati reżonanzi f'sistemi dinamiċi ħafna. F'sistemi fejn l-utilità hija importanti, l-enerġija hija massimizzata. Fi studji ta' ottimizzazzjoni, għalkemm l-FEM jintuża għal studji analitiċi, jista' jidher li algoritmi metaewristiċi bħall-algoritmu ġenetiku14,18 u l-algoritmu tal-lupu griż19 jintużaw flimkien mal-metodu klassiku ta' Newton f'firxa ta' ċerti parametri. Algoritmi metaewristiċi ġew żviluppati bbażati fuq metodi ta' adattament naturali li joqorbu lejn l-istat ottimali f'perjodu qasir ta' żmien, speċjalment taħt l-influwenza tal-popolazzjoni20,21. B'distribuzzjoni każwali tal-popolazzjoni fiż-żona tat-tiftix, jevitaw l-ottimi lokali u jimxu lejn l-ottimi globali22. Għalhekk, f'dawn l-aħħar snin spiss intuża fil-kuntest ta' problemi industrijali reali23,24.
Il-każ kritiku għall-mekkaniżmu tat-tiwi żviluppat f'dan l-istudju huwa li l-ġwienaħ, li kienu fil-pożizzjoni magħluqa qabel it-titjira, jinfetħu ċertu ħin wara li joħorġu mit-tubu. Wara dan, l-element tal-illokkjar jimblokka l-ġwienaħ. Għalhekk, il-molol ma jaffettwawx direttament id-dinamika tat-titjira. F'dan il-każ, l-għan tal-ottimizzazzjoni kien li tiġi massimizzata l-enerġija maħżuna biex jiġi aċċellerat il-moviment tal-molla. Id-dijametru tar-romblu, id-dijametru tal-wajer, in-numru ta' rombli u d-deflessjoni ġew definiti bħala parametri ta' ottimizzazzjoni. Minħabba d-daqs żgħir tal-molla, il-piż ma kienx meqjus bħala għan. Għalhekk, it-tip ta' materjal huwa definit bħala fiss. Il-marġni ta' sigurtà għal deformazzjonijiet mekkaniċi huwa determinat bħala limitazzjoni kritika. Barra minn hekk, restrizzjonijiet ta' daqs varjabbli huma involuti fl-ambitu tal-mekkaniżmu. Il-metodu metaewristiku BA ntgħażel bħala l-metodu ta' ottimizzazzjoni. BA kien iffavorit għall-istruttura flessibbli u sempliċi tiegħu, u għall-avvanzi tiegħu fir-riċerka dwar l-ottimizzazzjoni mekkanika25. Fit-tieni parti tal-istudju, espressjonijiet matematiċi dettaljati huma inklużi fil-qafas tad-disinn bażiku u d-disinn tal-molol tal-mekkaniżmu tat-tiwi. It-tielet parti fiha l-algoritmu ta' ottimizzazzjoni u r-riżultati tal-ottimizzazzjoni. Il-Kapitolu 4 iwettaq analiżi fil-programm ADAMS. L-adegwatezza tal-molol hija analizzata qabel il-produzzjoni. L-aħħar taqsima fiha riżultati sperimentali u immaġni tat-test. Ir-riżultati miksuba fl-istudju tqabblu wkoll max-xogħol preċedenti tal-awturi bl-użu tal-approċċ DOE.
Il-ġwienaħ żviluppati f'dan l-istudju għandhom jintwew lejn il-wiċċ tar-rokit. Il-ġwienaħ iduru minn pożizzjoni mitwija għal pożizzjoni miftuħa. Għal dan, ġie żviluppat mekkaniżmu speċjali. Il-figura 1 turi l-konfigurazzjoni mitwija u mhux miftuħa5 fis-sistema ta' koordinati tar-rokit.
Il-figura 2 turi veduta sezzjonali tal-mekkaniżmu. Il-mekkaniżmu jikkonsisti f'diversi partijiet mekkaniċi: (1) il-korp prinċipali, (2) ix-xaft tal-ġwienaħ, (3) il-bearing, (4) il-korp tas-serratura, (5) il-bush tas-serratura, (6) il-labra tal-waqfien, (7) il-molla tat-torsjoni u (8) il-molol tal-kompressjoni. Ix-xaft tal-ġwienaħ (2) huwa konness mal-molla tat-torsjoni (7) permezz tal-kmiem tal-illokkjar (4). It-tliet partijiet iduru simultanjament wara li r-rokit jitlaq. B'dan il-moviment rotazzjonali, il-ġwienaħ iduru għall-pożizzjoni finali tagħhom. Wara dan, il-labra (6) tiġi attivata mill-molla tal-kompressjoni (8), u b'hekk timblokka l-mekkaniżmu kollu tal-korp tal-illokkjar (4)5.
Il-modulu elastiku (E) u l-modulu tax-shear (G) huma parametri ewlenin tad-disinn tar-rebbiegħa. F'dan l-istudju, intgħażel wajer tal-azzar tar-rebbiegħa b'livell għoli ta' karbonju (Music wire ASTM A228) bħala l-materjal tar-rebbiegħa. Parametri oħra huma d-dijametru tal-wajer (d), id-dijametru medju tal-koljatura (Dm), in-numru ta' kolji (N) u d-deflessjoni tar-rebbiegħa (xd għall-molol tal-kompressjoni u θ għall-molol tat-torsjoni)26. L-enerġija maħżuna għall-molol tal-kompressjoni \({(SE}_{x})\) u l-molol tat-torsjoni (\({SE}_{\theta}\)) tista' tiġi kkalkulata mill-ekwazzjoni (1) u (2)26. (Il-valur tal-modulu tax-shear (G) għar-rebbiegħa tal-kompressjoni huwa 83.7E9 Pa, u l-valur tal-modulu elastiku (E) għar-rebbiegħa tat-torsjoni huwa 203.4E9 Pa.)
Id-dimensjonijiet mekkaniċi tas-sistema jiddeterminaw direttament ir-restrizzjonijiet ġeometriċi tar-rebbiegħa. Barra minn hekk, għandhom jitqiesu wkoll il-kundizzjonijiet li fihom se jkun jinsab ir-rokit. Dawn il-fatturi jiddeterminaw il-limiti tal-parametri tar-rebbiegħa. Limitazzjoni importanti oħra hija l-fattur tas-sigurtà. Id-definizzjoni ta' fattur tas-sigurtà hija deskritta fid-dettall minn Shigley et al.26. Il-fattur tas-sigurtà tar-rebbiegħa tal-kompressjoni (SFC) huwa definit bħala l-istress massimu permess diviż bl-istress fuq it-tul kontinwu. L-SFC jista' jiġi kkalkulat bl-użu tal-ekwazzjonijiet (3), (4), (5) u (6)26. (Għall-materjal tar-rebbiegħa użat f'dan l-istudju, \({S}_{sy}=980 MPa\)). F tirrappreżenta l-forza fl-ekwazzjoni u KB tirrappreżenta l-fattur Bergstrasser ta' 26.
Il-fattur tas-sigurtà tat-torsjoni ta' molla (SFT) huwa definit bħala M diviż b'k. L-SFT jista' jiġi kkalkulat mill-ekwazzjoni (7), (8), (9) u (10)26. (Għall-materjal użat f'dan l-istudju, \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)). Fl-ekwazzjoni, M jintuża għat-torque, \({k}^{^{\prime}}\) jintuża għall-kostanti tar-rebbiegħa (torque/rotazzjoni), u Ki jintuża għall-fattur ta' korrezzjoni tal-istress.
L-għan ewlieni tal-ottimizzazzjoni f'dan l-istudju huwa li tiġi massimizzata l-enerġija tar-rebbiegħa. Il-funzjoni oġġettiva hija fformulata biex issib \(\overrightarrow{\{X\}}\) li timmassimizza \(f(X)\). \({f}_{1}(X)\) u \({f}_{2}(X)\) huma l-funzjonijiet tal-enerġija tar-rebbiegħa tal-kompressjoni u tat-torsjoni, rispettivament. Il-varjabbli kkalkulati u l-funzjonijiet użati għall-ottimizzazzjoni huma murija fl-ekwazzjonijiet li ġejjin.
Ir-restrizzjonijiet varji mqiegħda fuq id-disinn tal-molla huma mogħtija fl-ekwazzjonijiet li ġejjin. L-ekwazzjonijiet (15) u (16) jirrappreżentaw il-fatturi ta' sigurtà għall-molol ta' kompressjoni u torsjoni, rispettivament. F'dan l-istudju, l-SFC għandu jkun akbar minn jew ugwali għal 1.2 u l-SFT għandu jkun akbar minn jew ugwali għal θ26.
L-BA kienet ispirata mill-istrateġiji tan-naħal għat-tiftix tal-polline27. In-naħal ifittex billi jibgħat aktar naħal li jfittxu l-għasafar lejn għelieqi fertili tal-polline u inqas naħal li jfittxu l-għasafar lejn għelieqi inqas fertili tal-polline. B'hekk, tinkiseb l-akbar effiċjenza mill-popolazzjoni tan-naħal. Min-naħa l-oħra, in-naħal scout ikompli jfittex żoni ġodda ta' polline, u jekk ikun hemm żoni aktar produttivi minn qabel, ħafna naħal li jfittxu l-għasafar se jiġu diretti lejn din iż-żona l-ġdida28. L-BA tikkonsisti f'żewġ partijiet: tiftix lokali u tiftix globali. It-tiftix lokali jfittex aktar komunitajiet qrib il-minimu (siti elite), bħan-naħal, u jfittex inqas siti oħra (siti ottimali jew magħżula). Tiftix arbitrarju jsir fil-parti tat-tiftix globali, u jekk jinstabu valuri tajbin, l-istazzjonijiet jiġu mċaqalqa għall-parti tat-tiftix lokali fl-iterazzjoni li jmiss. L-algoritmu fih xi parametri: in-numru ta' naħal scout (n), in-numru ta' siti ta' tiftix lokali (m), in-numru ta' siti elite (e), in-numru ta' naħal li jfittxu l-għasafar f'siti elite (nep), in-numru ta' naħal li jfittxu l-għasafar f'żoni ottimali. Sit (nsp), daqs tal-viċinat (ngh), u numru ta' iterazzjonijiet (I)29. Il-psewdokodiċi BA jidher fil-Figura 3.
L-algoritmu jipprova jaħdem bejn \({g}_{1}(X)\) u \({g}_{2}(X)\). Bħala riżultat ta' kull iterazzjoni, jiġu determinati valuri ottimali u tinġabar popolazzjoni madwar dawn il-valuri f'attentat biex jinkisbu l-aħjar valuri. Ir-restrizzjonijiet jiġu ċċekkjati fit-taqsimiet tat-tiftix lokali u globali. Fi tiftix lokali, jekk dawn il-fatturi huma xierqa, jiġi kkalkulat il-valur tal-enerġija. Jekk il-valur il-ġdid tal-enerġija jkun akbar mill-valur ottimali, il-valur il-ġdid jiġi assenjat lill-valur ottimali. Jekk l-aħjar valur misjub fir-riżultat tat-tiftix ikun akbar mill-element attwali, l-element il-ġdid jiġi inkluż fil-kollezzjoni. Id-dijagramma tal-blokka tat-tiftix lokali hija murija fil-Figura 4.
Il-popolazzjoni hija wieħed mill-parametri ewlenin fl-AB. Minn studji preċedenti jidher li l-espansjoni tal-popolazzjoni tnaqqas in-numru ta' iterazzjonijiet meħtieġa u żżid il-probabbiltà ta' suċċess. Madankollu, in-numru ta' valutazzjonijiet funzjonali qed jiżdied ukoll. Il-preżenza ta' numru kbir ta' siti elite ma taffettwax b'mod sinifikanti l-prestazzjoni. In-numru ta' siti elite jista' jkun baxx jekk ma jkunx żero30. Id-daqs tal-popolazzjoni tan-naħal scout (n) ġeneralment jintgħażel bejn 30 u 100. F'dan l-istudju, twettqu kemm xenarji ta' 30 kif ukoll ta' 50 biex jiġi ddeterminat in-numru xieraq (Tabella 2). Parametri oħra huma determinati skont il-popolazzjoni. In-numru ta' siti magħżula (m) huwa (madwar) 25% tad-daqs tal-popolazzjoni, u n-numru ta' siti elite (e) fost is-siti magħżula huwa 25% ta' m. In-numru ta' naħal li jieklu (numru ta' tfittxijiet) intgħażel li jkun 100 għal plots elite u 30 għal plots lokali oħra. It-tfittxija fil-viċinat hija l-kunċett bażiku tal-algoritmi evoluzzjonarji kollha. F'dan l-istudju, intuża l-metodu tat-tnaqqis gradwali tal-ġirien. Dan il-metodu jnaqqas id-daqs tal-viċinat b'ċertu rata matul kull iterazzjoni. F'iterazzjonijiet futuri, valuri iżgħar tal-viċinat30 jistgħu jintużaw għal tfittxija aktar preċiża.
Għal kull xenarju, twettqu għaxar testijiet konsekuttivi biex tiġi vverifikata r-riproduċibbiltà tal-algoritmu ta' ottimizzazzjoni. Fil-figura 5 jidhru r-riżultati tal-ottimizzazzjoni tar-rebbiegħa tat-torsjoni għall-iskema 1, u fil-figura 6 – għall-iskema 2. Id-dejta tat-test hija mogħtija wkoll fit-tabelli 3 u 4 (tabella li fiha r-riżultati miksuba għar-rebbiegħa tal-kompressjoni tinsab fl-Informazzjoni Supplimentari S1). Il-popolazzjoni tan-naħal tintensifika t-tfittxija għal valuri tajbin fl-ewwel iterazzjoni. Fix-xenarju 1, ir-riżultati ta' xi testijiet kienu taħt il-massimu. Fix-Xenarju 2, jidher li r-riżultati kollha tal-ottimizzazzjoni qed joqorbu lejn il-massimu minħabba ż-żieda fil-popolazzjoni u parametri rilevanti oħra. Jidher li l-valuri fix-Xenarju 2 huma suffiċjenti għall-algoritmu.
Meta jinkiseb il-valur massimu tal-enerġija f'iterazzjonijiet, jiġi pprovdut ukoll fattur ta' sigurtà bħala restrizzjoni għall-istudju. Ara t-tabella għall-fattur ta' sigurtà. Il-valuri tal-enerġija miksuba bl-użu ta' BA huma mqabbla ma' dawk miksuba bl-użu tal-metodu 5 DOE fit-Tabella 5. (Għall-faċilità tal-manifattura, in-numru ta' dawriet (N) tar-rebbiegħa tat-torsjoni huwa 4.9 minflok 4.88, u d-deflessjoni (xd) hija 8 mm minflok 7.99 mm fir-rebbiegħa tal-kompressjoni.) Jista' jidher li BA huwa Riżultat aħjar. BA jevalwa l-valuri kollha permezz ta' tfittxijiet lokali u globali. B'dan il-mod jista' jipprova aktar alternattivi aktar malajr.
F'dan l-istudju, Adams intuża biex janalizza l-moviment tal-mekkaniżmu tal-ġwienaħ. Adams l-ewwel jingħata mudell 3D tal-mekkaniżmu. Imbagħad iddefinixxi molla bil-parametri magħżula fit-taqsima preċedenti. Barra minn hekk, jeħtieġ li jiġu definiti xi parametri oħra għall-analiżi attwali. Dawn huma parametri fiżiċi bħal konnessjonijiet, proprjetajiet tal-materjal, kuntatt, frizzjoni, u gravità. Hemm ġonta li ddur bejn ix-xaft tax-xafra u l-bearing. Hemm 5-6 ġonot ċilindriċi. Hemm 5-1 ġonot fissi. Il-korp prinċipali huwa magħmul minn materjal tal-aluminju u fiss. Il-materjal tal-bqija tal-partijiet huwa l-azzar. Agħżel il-koeffiċjent tal-frizzjoni, l-ebusija tal-kuntatt u l-fond tal-penetrazzjoni tal-wiċċ tal-frizzjoni skont it-tip ta' materjal. (azzar inossidabbli AISI 304) F'dan l-istudju, il-parametru kritiku huwa l-ħin tal-ftuħ tal-mekkaniżmu tal-ġwienaħ, li jrid ikun inqas minn 200 ms. Għalhekk, żomm għajnejk fuq il-ħin tal-ftuħ tal-ġwienaħ waqt l-analiżi.
Bħala riżultat tal-analiżi ta' Adams, il-ħin tal-ftuħ tal-mekkaniżmu tal-ġwienaħ huwa ta' 74 millisekonda. Ir-riżultati tas-simulazzjoni dinamika minn 1 sa 4 huma murija fil-Figura 7. L-ewwel stampa fil-Figura 5 hija l-ħin tal-bidu tas-simulazzjoni u l-ġwienaħ jinsabu fil-pożizzjoni ta' stennija għat-tiwi. (2) Turi l-pożizzjoni tal-ġwienaħ wara 40ms meta l-ġwienaħ ikun daret 43 grad. (3) Turi l-pożizzjoni tal-ġwienaħ wara 71 millisekonda. Fl-aħħar stampa (4) turi wkoll it-tmiem tad-dawrien tal-ġwienaħ u l-pożizzjoni miftuħa. Bħala riżultat tal-analiżi dinamika, ġie osservat li l-mekkaniżmu tal-ftuħ tal-ġwienaħ huwa sinifikament iqsar mill-valur fil-mira ta' 200 ms. Barra minn hekk, meta ġew id-daqsjati l-molol, il-limiti tas-sigurtà ntgħażlu mill-ogħla valuri rakkomandati fil-letteratura.
Wara t-tlestija tal-istudji kollha tad-disinn, l-ottimizzazzjoni u s-simulazzjoni, ġie manifatturat u integrat prototip tal-mekkaniżmu. Il-prototip imbagħad ġie ttestjat biex jiġu vverifikati r-riżultati tas-simulazzjoni. L-ewwel waħħal il-qoxra prinċipali u itwi l-ġwienaħ. Imbagħad il-ġwienaħ inħelsu mill-pożizzjoni mitwija u sar vidjo tar-rotazzjoni tal-ġwienaħ mill-pożizzjoni mitwija għal dik skjerata. It-tajmer intuża wkoll biex jiġi analizzat il-ħin waqt ir-reġistrazzjoni tal-vidjo.
Il-figura 8 turi l-frejms tal-vidjow innumerati 1-4. Il-frejm numru 1 fil-figura juri l-mument tar-rilaxx tal-ġwienaħ mitwija. Dan il-mument huwa kkunsidrat bħala l-mument inizjali tal-ħin t0. Il-frejms 2 u 3 juru l-pożizzjonijiet tal-ġwienaħ 40 ms u 70 ms wara l-mument inizjali. Meta jiġu analizzati l-frejms 3 u 4, jista' jidher li l-moviment tal-ġwienaħ jistabbilizza ruħu 90 ms wara t0, u l-ftuħ tal-ġwienaħ jitlesta bejn 70 u 90 ms. Din is-sitwazzjoni tfisser li kemm is-simulazzjoni kif ukoll l-ittestjar tal-prototip jagħtu bejn wieħed u ieħor l-istess ħin ta' skjerament tal-ġwienaħ, u d-disinn jissodisfa r-rekwiżiti tal-prestazzjoni tal-mekkaniżmu.
F'dan l-artikolu, il-molol tat-torsjoni u tal-kompressjoni użati fil-mekkaniżmu tat-tiwi tal-ġwienaħ huma ottimizzati bl-użu tal-BA. Il-parametri jistgħu jintlaħqu malajr bi ftit iterazzjonijiet. Il-molol tat-torsjoni huma kklassifikati għal 1075 mJ u l-molol tal-kompressjoni huma kklassifikati għal 37.24 mJ. Dawn il-valuri huma 40-50% aħjar minn studji preċedenti tad-DOE. Il-molol huwa integrat fil-mekkaniżmu u analizzat fil-programm ADAMS. Meta ġie analizzat, instab li l-ġwienaħ infetħu fi żmien 74 millisekonda. Dan il-valur huwa ferm taħt il-mira tal-proġett ta' 200 millisekonda. Fi studju sperimentali sussegwenti, il-ħin tat-tidwir tkejjel li huwa madwar 90 ms. Din id-differenza ta' 16-il millisekonda bejn l-analiżijiet tista' tkun dovuta għal fatturi ambjentali mhux immudellati fis-softwer. Huwa maħsub li l-algoritmu ta' ottimizzazzjoni miksub bħala riżultat tal-istudju jista' jintuża għal diversi disinji tal-molol.
Il-materjal tar-rebbiegħa kien definit minn qabel u ma ntużax bħala varjabbli fl-ottimizzazzjoni. Peress li ħafna tipi differenti ta' molol jintużaw fl-inġenji tal-ajru u r-rokits, l-BA se jiġi applikat biex jiddisinja tipi oħra ta' molol bl-użu ta' materjali differenti biex jinkiseb disinn ottimali tar-rebbiegħa fir-riċerka futura.
Niddikjaraw li dan il-manuskritt huwa oriġinali, ma ġiex ippubblikat qabel, u bħalissa mhux qed jiġi kkunsidrat għall-pubblikazzjoni x'imkien ieħor.
Id-dejta kollha ġġenerata jew analizzata f'dan l-istudju hija inkluża f'dan l-artiklu ppubblikat [u fajl ta' informazzjoni addizzjonali].
Min, Z., Kin, VK u Richard, LJ Ajruplani Modernizzazzjoni tal-kunċett tal-profil tal-ajru permezz ta' bidliet ġeometriċi radikali. IES J. Parti A Ċivilizzazzjoni. kompożizzjoni. proġett. 3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. u Bhushan, B. Ħarsa ġenerali lejn il-ġwienaħ ta' wara tal-ħanfusa: struttura, proprjetajiet mekkaniċi, mekkaniżmi, u ispirazzjoni bijoloġika. J. Mecha. Imġieba. Xjenza Bijomedika. alma mater. 94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A., u Zhang, F. Disinn u analiżi ta' mekkaniżmu ta' propulsjoni li jintlewa għal glider ta' taħt l-ilma b'enerġija ibrida. Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS u Prithvi, K. Disinn u Analiżi ta' Mekkaniżmu li Jintrewa Stabbilizzatur Orizzontali għal Ħelikopter. J. Ing. tank tal-ħażna intern. teknoloġija. (IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. u Sahin, M. Ottimizzazzjoni tal-parametri mekkaniċi ta' disinn ta' ġwienaħ ta' rokit li jintwew bl-użu ta' approċċ ta' disinn ta' esperiment. internal J. Model. ottimizzazzjoni. 9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, Metodu ta' Disinn XD, Studju tal-Prestazzjoni, u Proċess ta' Manifattura ta' Molol tal-Kojl Komposti: Reviżjoni. compose. composition. 252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. u Khaddar M. Ottimizzazzjoni tad-disinn dinamiku tal-molol kojljati. Applika għall-ħoss. 77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M., u Mascle, K. Proċedura għall-ottimizzazzjoni tad-disinn ta' molol tat-tensjoni. Applikazzjoni bil-kompjuter tal-metodu. Proġett għall-pil. 191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. u Trochu F. Disinn ottimali ta' molol elikali komposti bl-użu ta' ottimizzazzjoni multiobjettiva. J. Reinf. plastic. compose. 28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB u Desale, DD Ottimizzazzjoni tal-molol kojl tas-sospensjoni ta' quddiem tat-triċiklu. proċess. manifattur. 20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. u Bahshesh M. Ottimizzazzjoni ta' molol tal-azzar b'molol komposti. internal J. Multidixxiplinarja. ix-xjenza. proġett. 3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al. Tgħallem dwar il-ħafna parametri li jaffettwaw il-prestazzjoni statika u dinamika tal-molol coil komposti. J. Market. tank tal-ħażna. 20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analiżi u Ottimizzazzjoni ta' Molol Elikali Komposti, Teżi tad-Dottorat, Università Statali ta' Sacramento (2020).
Gu, Z., Hou, X. u Ye, J. Metodi għad-disinn u l-analiżi ta' molol eliċi mhux lineari bl-użu ta' taħlita ta' metodi: analiżi tal-elementi finiti, kampjunar limitat ta' iperkubu Latin, u programmar ġenetiku. proċess. Istitut tal-Fur. proġett. CJ Mecha. proġett. ix-xjenza. 235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L., et al. Molol tal-Kojl b'Ħafna Ħjut tal-Fibra tal-Karbonju b'Rata Aġġustabbli tar-Rebbiegħa: Studju tad-Disinn u l-Mekkaniżmu. J. Market. tank tal-ħażna. 9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS u Jagtap ST Ottimizzazzjoni tal-piż ta' molol spirali ta' kompressjoni. J. Innov intern. tank tal-ħażna. Multidixxiplinarju. 2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS u Rameshkumar, K. Ottimizzazzjoni b'ħafna skopijiet u simulazzjoni numerika ta' molol coil għal applikazzjonijiet awtomotivi. alma mater. process today. 46. 4847–4853 (2021).
Bai, JB et al. Definizzjoni tal-Aħjar Prattika – Disinn Ottimali ta' Strutturi Eliċi Komposti bl-Użu ta' Algoritmi Ġenetiċi. compose. composition. 268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M., u Gokche, H. Bl-użu tal-metodu ta' ottimizzazzjoni 灰狼 ibbażat fuq l-ottimizzazzjoni tal-volum minimu tad-disinn tar-rebbiegħa tal-kompressjoni, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 (2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. u Sait, SM Metaheuristics bl-użu ta' aġenti multipli biex jottimizzaw il-ħabtiet. interna J. Veh. dec. 80(2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR u Erdash, MU Algoritmu ġdid ta' ottimizzazzjoni tal-grupp ibridu Taguchi-salpa għal disinn affidabbli ta' problemi reali ta' inġinerija. alma mater. test. 63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR u Sait SM Disinn affidabbli ta' mekkaniżmi robotiċi tal-qabda bl-użu ta' algoritmu ġdid ta' ottimizzazzjoni tal-ħaxix ibridu. espert. sistema. 38(3), e12666 (2021).