AISI 304/304L roostevabast terasest spiraaltoru keemiline komponent, kokkupandava tiiva vedru parameetrite optimeerimine mesilaste algoritmi abil

Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Kasutate piiratud CSS-i toega brauseri versiooni.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Lisaks näitame pideva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Liugurid, mis näitavad kolme artiklit slaidi kohta.Kasutage slaidide vahel liikumiseks nuppu Tagasi ja Järgmine või igal slaidil liikumiseks lõpus olevaid slaidijuhtnuppe.

AISI 304/304L Roostevabast terasest kapillaarspiraaltorud

AISI 304 roostevabast terasest mähis on universaalne toode, millel on suurepärane vastupidavus ja see sobib väga erinevateks rakendusteks, mis nõuavad head vormitavust ja keevitatavust.

Sheye Metalil on 304 rulli paksusega 0,3–16 mm ja 2B viimistlus, BA viimistlus, nr 4 viimistlus on alati saadaval.

Lisaks kolme tüüpi pindadele saab 304 roostevabast terasest pooli tarnida erinevate pinnaviimistlustega.304. klassi roostevaba teras sisaldab peamiste mitteraudkomponentidena nii Cr (tavaliselt 18%) kui ka niklit (tavaliselt 8%).

Seda tüüpi rullid on tavaliselt austeniitsest roostevabast terasest, mis kuuluvad standardsesse Cr-Ni roostevaba terase perekonda.

Tavaliselt kasutatakse neid majapidamis- ja tarbekaupade, köögiseadmete, sise- ja välisvooderduse, käsipuude ja aknaraamide, toidu- ja joogitööstuse seadmete, mahutite jaoks.

 

304 roostevabast terasest mähise spetsifikatsioon
Suurus Külmvaltsitud: paksus: 0,3 ~ 8,0 mm;Laius: 1000-2000 mm
Kuumvaltsitud: paksus: 3,0 ~ 16,0 mm;Laius: 1000-2500 mm
Tehnikad Külmvaltsitud, kuumvaltsitud
Pind 2B, BA, 8K, 6K, peegel viimistletud, nr 1, nr 2, nr 3, nr 4, juukseliin PVC-ga
Külmvaltsitud 304 roostevabast terasest mähis on laos 304 2B roostevabast terasest mähis

304 BA roostevabast terasest mähis

304 nr 4 roostevabast terasest mähis

Kuumvaltsitud 304 roostevabast terasest mähis on laos 304 nr 1 roostevabast terasest mähis
Roostevabast terasest lehe tavalised suurused 304 1000 mm x 2000 mm, 1200 mm x 2400 mm, 1219 mm x 2438 mm, 1220 mm x 2440 mm, 1250 mm x 2500 mm, 1500 mm x 3000 mm, 1500 mm x 3000 mm, 1500 mm x 6000 mm, 602040 mm, 350040 mm 00 mm
Kaitsekile 304 mähisele

(25 μm ~ 200 μm)

Valge ja must PVC-kile;Saadaval on ka sinine PE-kile, läbipaistev PE-kile, muud värvid või materjalid.
Standard ASTM A240, JIS G4304, G4305, GB/T 4237, GB/T 8165, BS 1449, DIN17460, DIN 17441, EN10088-2

 

Külmvaltsitud 304 rulli tavaline paksus
0,3 mm 0,4 mm 0,5 mm 0,6 mm 0,7 mm 0,8 mm 0,9 mm 1,0 mm 1,2 mm 1,5 mm
1,8 mm 2,0 mm 2,5 mm 2,8 mm 3,0 mm 4,0 mm 5,0 mm 6,0 mm

 

Kuumvaltsitud 304 rulli tavaline paksus
3,0 mm 4,0 mm 5,0 mm 6,0 mm 8,0 mm 10,0 mm 12,0 mm 14,0 mm 16,0 mm

 

Keemiline koostis
Element AISI 304 / EN 1.4301
Süsinik ≤0,08
Mangaan ≤2.00
Väävel ≤0,030
Fosfor ≤0,045
Räni ≤0,75
Kroom 18,0-20,0
Nikkel 8,0-10,5
Lämmastik ≤0,10

 

Mehaanilised omadused
Saagise tugevus 0,2% nihe (MPa) Tõmbetugevus (MPa) % pikenemine (2” või 50 mm) Kõvadus (HRB)
≥205 ≥515 ≥40 ≤92

 

Selles uuringus käsitletakse optimeerimisprobleemina raketis kasutatava tiiva voltimismehhanismi väände- ja survevedrude konstruktsiooni.Pärast raketi starditorust väljumist tuleb suletud tiivad teatud ajaks avada ja kinnitada.Uuringu eesmärk oli maksimeerida vedrudesse salvestatud energiat, et tiivad saaksid võimalikult lühikese aja jooksul välja käia.Sel juhul määratleti mõlemas väljaandes energiavõrrand optimeerimisprotsessi eesmärkfunktsioonina.Optimeerimismuutujatena määratleti vedru konstruktsiooni jaoks vajalik traadi läbimõõt, pooli läbimõõt, poolide arv ja läbipaindeparameetrid.Muutujatele kehtivad geomeetrilised piirangud, mis tulenevad mehhanismi suurusest, samuti piirangud ohutustegurile, mis on tingitud vedrude poolt kantavast koormusest.Selle optimeerimisülesande lahendamiseks ja kevadise disaini teostamiseks kasutati meemesilase (BA) algoritmi.BA-ga saadud energiaväärtused on paremad kui varasemate katsete kavandamise (DOE) uuringute tulemused.Optimeerimisel saadud parameetrite abil projekteeritud vedrusid ja mehhanisme analüüsiti esmalt programmis ADAMS.Pärast seda viidi läbi eksperimentaalsed katsed, integreerides valmistatud vedrud reaalsetesse mehhanismidesse.Testi tulemusena täheldati, et tiivad avanesid umbes 90 millisekundi pärast.See väärtus on tunduvalt alla projekti eesmärgi 200 ms.Lisaks on analüütiliste ja katsetulemuste erinevus vaid 16 ms.
Lennukites ja meresõidukites on voltimismehhanismid kriitilise tähtsusega.Neid süsteeme kasutatakse õhusõidukite modifikatsioonides ja ümberehitustes, et parandada lennu jõudlust ja juhtimist.Olenevalt lennurežiimist voldivad tiivad aerodünaamilise mõju vähendamiseks erinevalt kokku ja lahti1.Seda olukorda võib võrrelda osade lindude ja putukate tiibade liikumisega igapäevasel lennul ja sukeldumisel.Samamoodi voldivad purilennukid kokku ja avanevad sukelaevadel, et vähendada hüdrodünaamilisi efekte ja maksimeerida juhitavust3.Veel üks nende mehhanismide eesmärk on pakkuda sellistele süsteemidele mahulisi eeliseid nagu helikopteri propelleri 4 kokkuklapitamine ladustamiseks ja transportimiseks.Samuti käivad raketi tiivad alla, et hoiuruumi vähendada.Seega saab kanderaketti 5 väiksemale alale paigutada rohkem rakette. Komponentideks, mida tõhusalt kokku- ja lahtivoltimisel kasutatakse, on tavaliselt vedrud.Voltimise hetkel talletub sellesse energia ja vabaneb lahtivoltimise hetkel.Tänu oma paindlikule struktuurile on salvestatud ja vabanenud energia võrdsustatud.Vedru on mõeldud peamiselt süsteemi jaoks ja see konstruktsioon kujutab endast optimeerimisprobleemi6.Kuna see sisaldab erinevaid muutujaid, nagu traadi läbimõõt, pooli läbimõõt, keerdude arv, spiraali nurk ja materjali tüüp, on olemas ka sellised kriteeriumid nagu mass, maht, minimaalne pingejaotus või maksimaalne energia kättesaadavus7.
See uuring heidab valgust raketisüsteemides kasutatavate tiibade voltimismehhanismide vedrude disainile ja optimeerimisele.Olles enne lendu starditoru sees, jäävad tiivad raketi pinnale kokkuvoldituna ning pärast starditorust väljumist rulluvad need teatud ajaks lahti ning jäävad pinnale surutuna.See protsess on raketi nõuetekohaseks toimimiseks kriitilise tähtsusega.Väljatöötatud voltimismehhanismis teostavad tiibade avamine torsioonvedrud ja lukustamine survevedrude abil.Sobiva vedru kujundamiseks tuleb läbi viia optimeerimisprotsess.Kevad optimeerimise raames on kirjanduses erinevaid rakendusi.
Paredes et al.8 defineerisid maksimaalse väsimuse eluea teguri spiraalvedrude projekteerimisel objektiivse funktsioonina ja kasutasid optimeerimismeetodina kvaasi-Newtoni meetodit.Optimeerimisel tuvastati traadi läbimõõt, pooli läbimõõt, pöörete arv ja vedru pikkus.Vedrustruktuuri teine ​​parameeter on materjal, millest see on valmistatud.Seetõttu võeti seda disaini- ja optimeerimisuuringutes arvesse.Zebdi et al.9 seadsid oma uuringus sihtfunktsiooni maksimaalse jäikuse ja minimaalse kaalu eesmärgid, kus kaalutegur oli oluline.Sel juhul määratlesid nad muutujatena vedru materjali ja geomeetrilised omadused.Nad kasutavad optimeerimismeetodina geneetilist algoritmi.Autotööstuses on materjalide kaal kasulik mitmel viisil, alates sõiduki jõudlusest kuni kütusekuluni.Kaalu minimeerimine vedrustuse spiraalvedrude optimeerimise ajal on hästi tuntud uuring10.Bahshesh ja Bahshesh11 tuvastasid oma töös ANSYS keskkonnas muutujatena selliseid materjale nagu E-klaas, süsinik ja Kevlar, eesmärgiga saavutada erinevates vedrustusvedrude komposiitkonstruktsioonides minimaalne kaal ja maksimaalne tõmbetugevus.Tootmisprotsess on komposiitvedrude väljatöötamisel kriitilise tähtsusega.Seega tulevad optimeerimisprobleemis mängu mitmesugused muutujad, nagu tootmismeetod, protsessis tehtud sammud ja nende sammude järjekord12,13.Dünaamiliste süsteemide vedrude projekteerimisel tuleb arvestada süsteemi omasagedustega.Resonantsi vältimiseks on soovitatav, et vedru esimene omasagedus oleks vähemalt 5-10 korda suurem süsteemi omasagedusest14.Taktak et al.7 otsustas vedru massi minimeerida ja maksimeerida esimest omasagedust kui spiraalvedru konstruktsiooni objektiivseid funktsioone.Nad kasutasid Matlabi optimeerimistööriistas mustriotsingu, sisepunkti, aktiivse komplekti ja geneetilise algoritmi meetodeid.Analüütilised uuringud on osa kevadistest disainiuuringutest ja lõplike elementide meetod on selles valdkonnas populaarne15.Patil et al.16 töötasid välja optimeerimismeetodi surve-spiraalvedru kaalu vähendamiseks analüütilise protseduuri abil ja testisid analüütilisi võrrandeid lõplike elementide meetodil.Veel üks vedru kasulikkuse suurendamise kriteerium on sellesse salvestatava energia suurenemine.See korpus tagab ka selle, et vedru säilitab oma kasulikkuse pikka aega.Rahul ja Rameshkumar17 Püüdke vähendada vedru mahtu ja suurendada pingeenergiat autode spiraalvedrude konstruktsioonides.Samuti on nad optimeerimisuuringutes kasutanud geneetilisi algoritme.
Nagu näha, on optimeerimisuuringu parameetrid süsteemiti erinevad.Üldiselt on jäikuse ja nihkepinge parameetrid olulised süsteemis, kus selle kandevõime on määravaks teguriks.Materjalivalik sisaldub nende kahe parameetriga kaalupiirangute süsteemis.Teisest küljest kontrollitakse omasagedusi, et vältida resonantse väga dünaamilistes süsteemides.Süsteemides, kus kasulikkus on oluline, maksimeeritakse energiat.Kuigi optimeerimisuuringutes kasutatakse FEM-i analüütilistes uuringutes, on näha, et metaheuristlikke algoritme, nagu geneetiline algoritm 14, 18 ja halli hundi algoritm 19, kasutatakse teatud parameetrite piires koos klassikalise Newtoni meetodiga.Metaheuristilised algoritmid on välja töötatud looduslike kohanemismeetodite põhjal, mis lähenevad optimaalsele olekule lühikese aja jooksul, eriti populatsiooni mõjul20,21.Rahvastiku juhusliku jaotusega otsingupiirkonnas väldivad nad kohalikke optime ja liiguvad globaalse optimumi suunas22.Seega on viimastel aastatel seda sageli kasutatud reaalsete tööstusprobleemide kontekstis23,24.
Selles uuringus välja töötatud voltimismehhanismi kriitiline juhtum on see, et tiivad, mis olid enne lendu suletud asendis, avanevad teatud aja jooksul pärast torust väljumist.Pärast seda blokeerib lukustuselement tiiva.Seetõttu ei mõjuta vedrud otseselt lennudünaamikat.Sel juhul oli optimeerimise eesmärk maksimeerida salvestatud energiat, et kiirendada vedru liikumist.Optimeerimisparameetritena määratleti rulli läbimõõt, traadi läbimõõt, rullide arv ja läbipaine.Vedru väiksuse tõttu kaalu ei peetud eesmärgiks.Seetõttu on materjali tüüp määratletud kui fikseeritud.Ohutusvaru mehaaniliste deformatsioonide korral on määratud kriitiliseks piiranguks.Lisaks on mehhanismi kohaldamisalasse kaasatud muutuva suurusega piirangud.Optimeerimismeetodiks valiti BA metaheuristiline meetod.BA-d eelistati selle paindliku ja lihtsa struktuuri ning mehaanilise optimeerimise uuringute edusammude tõttu25.Uuringu teises osas on voltimismehhanismi põhikonstruktsiooni ja vedrukujunduse raames kaasatud detailsed matemaatilised avaldised.Kolmas osa sisaldab optimeerimisalgoritmi ja optimeerimise tulemusi.4. peatükis tehakse ADAMS programmis analüüs.Vedrude sobivust analüüsitakse enne tootmist.Viimane jaotis sisaldab katsetulemusi ja testpilte.Uuringus saadud tulemusi võrreldi ka autorite varasemate töödega, kasutades DOE lähenemist.
Selles uuringus välja töötatud tiivad peaksid olema raketi pinna poole.Tiivad pöörlevad kokkupandud asendist lahti.Selleks töötati välja spetsiaalne mehhanism.Joonisel fig.1 näitab volditud ja lahtivolditud konfiguratsiooni5 raketi koordinaatsüsteemis.
Joonisel fig.2 kujutab mehhanismi läbilõiget.Mehhanism koosneb mitmest mehaanilisest osast: (1) põhikorpus, (2) tiivavõll, (3) laager, (4) luku korpus, (5) lukupuks, (6) tõkketihvt, (7) torsioonvedru ja ( 8) survevedrud.Tiivavõll (2) on lukustushülsi (4) kaudu ühendatud väändvedruga (7).Kõik kolm osa pöörlevad pärast raketi õhkutõusmist üheaegselt.Selle pöörleva liikumisega pöörduvad tiivad oma lõppasendisse.Pärast seda käivitatakse tihvt (6) survevedru (8) abil, blokeerides sellega kogu lukustuskeha (4)5 mehhanismi.
Elastsusmoodul (E) ja nihkemoodul (G) on vedru peamised konstruktsiooniparameetrid.Selles uuringus valiti vedrumaterjaliks kõrge süsinikusisaldusega vedruterasest traat (Music wire ASTM A228).Muud parameetrid on traadi läbimõõt (d), pooli keskmine läbimõõt (Dm), mähiste arv (N) ja vedru läbipaine (xd survevedrude puhul ja θ väändvedrude puhul)26.Survevedrude \({(SE}_{x})\) ja väändevedrude (\({SE}_{\theta}\)) salvestatud energia saab arvutada võrrandist.(1) ja (2)26.(Survevedru nihkemooduli (G) väärtus on 83,7E9 Pa ja väändevedru elastsusmooduli (E) väärtus on 203,4E9 Pa.)
Süsteemi mehaanilised mõõtmed määravad otseselt vedru geomeetrilised piirangud.Lisaks tuleks arvestada ka tingimustega, milles rakett paiknema hakkab.Need tegurid määravad vedru parameetrite piirid.Teine oluline piirang on ohutustegur.Ohutusteguri määratlust kirjeldavad üksikasjalikult Shigley et al.26.Survevedru ohutustegur (SFC) on defineeritud kui maksimaalne lubatud pinge jagatuna pideva pikkuse pingega.SFC saab arvutada võrrandite abil.(3), (4), (5) ja (6)26.(Selles uuringus kasutatud kevadmaterjali puhul \({S}_{sy}=980 MPa\)).F tähistab võrrandis olevat jõudu ja KB tähistab Bergstrasseri tegurit 26.
Vedru väändeohutustegur (SFT) on määratletud kui M jagatuna k-ga.SFT saab arvutada võrrandist.(7), (8), (9) ja (10)26.(Selles uuringus kasutatud materjali puhul \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).Võrrandis kasutatakse M pöördemomendi jaoks, \({k}^{^{\prime}}\) kasutatakse vedrukonstandi (pöördemoment/pöörlemine) jaoks ja Ki kasutatakse pingete parandusteguri jaoks.
Selle uuringu peamine optimeerimise eesmärk on vedru energia maksimeerimine.Sihtfunktsioon on sõnastatud nii, et leiaks \(\overrightarrow{\{X\}}\), mis maksimeerib \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) ja \({f}_{2}(X)\) on vastavalt surve- ja väändvedru energiafunktsioonid.Optimeerimiseks kasutatud arvutatud muutujad ja funktsioonid on näidatud järgmistes võrrandites.
Vedru konstruktsioonile seatud erinevad piirangud on toodud järgmistes võrrandites.Võrrandid (15) ja (16) esindavad vastavalt surve- ja väändvedrude ohutustegureid.Selles uuringus peab SFC olema suurem või võrdne 1,2 ja SFT peab olema suurem või võrdne θ26.
BA sai inspiratsiooni mesilaste õietolmu otsimise strateegiatest27.Mesilased otsivad seda, saates rohkem söödaotsijaid viljakatele õietolmuväljadele ja vähem toiduotsijaid vähemviljakatele õietolmuväljadele.Nii saavutatakse mesilaste populatsioonist suurim efektiivsus.Teisalt otsivad skautmesilased jätkuvalt uusi õietolmualasid ja kui seal on senisest rohkem produktiivseid alasid, suunatakse paljud söödaotsijad just sellele uuele alale28.BA koosneb kahest osast: lokaalne otsing ja globaalne otsing.Kohalik otsing otsib rohkem kogukondi, mis on miinimumi lähedal (eliitsaidid), nagu mesilased, ja vähem teisi saite (optimaalsed või esiletõstetud saidid).Globaalses otsinguosas tehakse meelevaldne otsing ja kui leitakse head väärtused, viiakse jaamad järgmises iteratsioonis kohaliku otsingu osasse.Algoritm sisaldab mõningaid parameetreid: skautmesilaste arv (n), kohalike otsingukohtade arv (m), eliitkohtade arv (e), söödaotsijate arv eliitkohtadel (nep), toiduotsijate arv. optimaalsed alad.Sait (nsp), naabruskonna suurus (ngh) ja iteratsioonide arv (I)29.BA pseudokood on näidatud joonisel 3.
Algoritm püüab töötada \({g}_{1}(X)\) ja \({g}_{2}(X)\) vahel.Iga iteratsiooni tulemusena määratakse optimaalsed väärtused ja nende väärtuste ümber kogutakse populatsioon, et saada parimaid väärtusi.Piiranguid kontrollitakse kohaliku ja globaalse otsingu jaotises.Kui need tegurid on sobivad, arvutatakse kohalikul otsingul energiaväärtus.Kui uus energiaväärtus on optimaalsest väärtusest suurem, määrake optimaalsele väärtusele uus väärtus.Kui otsingutulemuses leitud parim väärtus on suurem kui praegune element, kaasatakse uus element kogusse.Kohaliku otsingu plokkskeem on näidatud joonisel 4.
Rahvaarv on BA üks peamisi parameetreid.Varasematest uuringutest on näha, et populatsiooni laiendamine vähendab vajalike iteratsioonide arvu ja suurendab õnnestumise tõenäosust.Samas kasvab ka funktsionaalsete hindamiste arv.Suure hulga eliitsaitide olemasolu ei mõjuta oluliselt jõudlust.Eliitsaitide arv võib olla väike, kui see ei ole null30.Skautmesilaste populatsiooni suurus (n) valitakse tavaliselt 30 ja 100 vahel. Selles uuringus viidi läbi nii 30 kui 50 stsenaariumi, et määrata sobiv arv (tabel 2).Muud parameetrid määratakse sõltuvalt populatsioonist.Valitud alade arv (m) on (ligikaudu) 25% populatsiooni suurusest ja eliitalade arv (e) valitud alade hulgas on 25% m-st.Söötmesilaste arvuks (otsingute arvuks) valiti eliitlappidel 100 ja muudel kohalikel proovitükkidel 30.Naabruskonnaotsing on kõigi evolutsiooniliste algoritmide põhikontseptsioon.Selles uuringus kasutati kitsenevate naabrite meetodit.See meetod vähendab naabruskonna suurust teatud kiirusega iga iteratsiooni ajal.Edaspidistes iteratsioonides saab täpsemaks otsinguks kasutada väiksemaid naabruskonna väärtusi30.
Iga stsenaariumi puhul viidi läbi kümme järjestikust testi, et kontrollida optimeerimisalgoritmi reprodutseeritavust.Joonisel fig.5 on näidatud skeemi 1 väändvedru optimeerimise tulemused ja joonisel fig.6 – skeemi 2 jaoks. Katseandmed on toodud ka tabelites 3 ja 4 (survevedru kohta saadud tulemusi sisaldav tabel on lisateabes S1).Mesilaste populatsioon intensiivistab esimeses iteratsioonis heade väärtuste otsimist.1. stsenaariumi korral jäid mõne testi tulemused alla maksimumi.2. stsenaariumi puhul on näha, et kõik optimeerimistulemused lähenevad maksimumile rahvaarvu kasvu ja muude asjakohaste parameetrite tõttu.On näha, et stsenaariumi 2 väärtused on algoritmi jaoks piisavad.
Energia maksimumväärtuse saamisel iteratsioonides esitatakse uuringu piiranguna ka ohutustegur.Ohutustegurit vaadake tabelist.BA abil saadud energiaväärtusi võrreldakse 5 DOE meetodil saadud energiaväärtustega tabelis 5. (Tootmise hõlbustamiseks on väändevedru pöörete arv (N) 4,88 asemel 4,9 ja läbipaine (xd) ) on survevedru 7,99 mm asemel 8 mm.) On näha, et BA on parem Tulemus.BA hindab kõiki väärtusi kohalike ja globaalsete otsingute kaudu.Nii saab ta kiiremini rohkem alternatiive proovida.
Selles uuringus kasutati Adamsit tiivamehhanismi liikumise analüüsimiseks.Adamsile antakse esmalt mehhanismi 3D-mudel.Seejärel määratlege vedru eelmises jaotises valitud parameetritega.Lisaks tuleb tegeliku analüüsi jaoks määratleda mõned muud parameetrid.Need on füüsikalised parameetrid, nagu ühendused, materjali omadused, kontakt, hõõrdumine ja gravitatsioon.Tera võlli ja laagri vahel on pöördliigend.Seal on 5-6 silindrilist liigendit.Seal on 5-1 fikseeritud liigendit.Põhikorpus on valmistatud alumiiniummaterjalist ja fikseeritud.Ülejäänud osade materjal on teras.Valige hõõrdetegur, kontaktjäikus ja hõõrdepinna läbitungimissügavus sõltuvalt materjali tüübist.(roostevaba teras AISI 304) Antud uuringus on kriitiliseks parameetriks tiivamehhanismi avanemisaeg, mis peab olema alla 200 ms.Seetõttu jälgige analüüsi ajal tiiva avanemisaega.
Adamsi analüüsi tulemusena on tiivamehhanismi avanemisaeg 74 millisekundit.Dünaamilise simulatsiooni tulemused 1 kuni 4 on näidatud joonisel 7. Esimene pilt joonisel.5 on simulatsiooni algusaeg ja tiivad on kokkuklappimise ooteasendis.(2) Kuvab tiiva positsiooni 40 ms pärast, kui tiib on pööratud 43 kraadi.(3) näitab tiiva asukohta 71 millisekundi pärast.Ka viimasel pildil (4) on näha tiiva pöörde lõpp ja avatud asend.Dünaamilise analüüsi tulemusena täheldati, et tiiva avamise mehhanism on oluliselt lühem kui sihtväärtus 200 ms.Lisaks valiti vedrude suuruse määramisel ohutuspiirid kirjanduses soovitatud kõrgeimate väärtuste hulgast.
Pärast kõigi projekteerimis-, optimeerimis- ja simulatsiooniuuringute lõpetamist valmistati ja integreeriti mehhanismi prototüüp.Seejärel testiti prototüüpi, et kontrollida simulatsiooni tulemusi.Esmalt kinnitage põhikest ja keerake tiivad kokku.Seejärel vabastati tiivad kokkupandud asendist ja tehti video tiibade pöörlemisest kokkupandud asendist väljapandud asendisse.Taimerit kasutati ka videosalvestuse ajal aja analüüsimiseks.
Joonisel fig.8 näitab videokaadreid numbritega 1-4.Kaadri number 1 joonisel näitab kokkuvolditud tiibade vabastamise hetke.Seda hetke loetakse aja alghetkeks t0.Kaadrid 2 ja 3 näitavad tiibade asukohti 40 ms ja 70 ms pärast alghetke.Kaadreid 3 ja 4 analüüsides on näha, et tiiva liikumine stabiliseerub 90 ms pärast t0 ning tiiva avanemine lõpetatakse 70 ja 90 ms vahel.Selline olukord tähendab, et nii simulatsioon kui ka prototüübi testimine annavad ligikaudu sama tiiva kasutuselevõtu aja ja disain vastab mehhanismi jõudlusnõuetele.
Selles artiklis on tiiva voltimismehhanismis kasutatavad väände- ja survevedrud optimeeritud BA abil.Parameetriteni pääseb kiiresti vähese iteratsiooniga.Väändvedru nimivõimsus on 1075 mJ ja survevedru 37,24 mJ.Need väärtused on 40-50% paremad kui varasemad DOE uuringud.Vedru integreeritakse mehhanismi ja analüüsitakse ADAMS programmis.Analüüsimisel selgus, et tiivad avanesid 74 millisekundi jooksul.See väärtus on tunduvalt alla projekti eesmärgi 200 millisekundit.Järgmises eksperimentaalses uuringus mõõdeti sisselülitumisajaks umbes 90 ms.See 16 millisekundiline erinevus analüüside vahel võib olla tingitud keskkonnateguritest, mida tarkvaras pole modelleeritud.Arvatakse, et uuringu tulemusena saadud optimeerimisalgoritmi saab kasutada erinevate vedrude kujunduste jaoks.
Vedrumaterjal oli eelnevalt määratletud ja seda ei kasutatud optimeerimisel muutujana.Kuna lennukites ja rakettides kasutatakse palju erinevat tüüpi vedrusid, rakendatakse BA-d teist tüüpi vedrude kujundamisel, kasutades erinevaid materjale, et saavutada tulevastes uuringutes optimaalne vedrukujundus.
Kinnitame, et käesolev käsikiri on originaal, ei ole varem avaldatud ja seda ei kaaluta praegu avaldamiseks mujal.
Kõik selles uuringus loodud või analüüsitud andmed sisalduvad selles avaldatud artiklis [ja lisateabe failis].
Min, Z., Kin, VK ja Richard, LJ Lennuk Tiibade kontseptsiooni moderniseerimine radikaalsete geomeetriliste muutuste kaudu.IES J. A osa tsivilisatsioon.ühend.projekt.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. ja Bhushan, B. Ülevaade mardika tagatiivast: struktuur, mehaanilised omadused, mehhanismid ja bioloogiline inspiratsioon.J. Mecha.Käitumine.Biomeditsiiniteadus.alma mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. ja Zhang, F. Hübriidmootoriga veealuse purilennuki kokkupandava jõumehhanismi projekteerimine ja analüüs.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS ja Prithvi, K. Helikopteri horisontaalse stabilisaatori voltimismehhanismi projekteerimine ja analüüs.sisemine J. Ing.mahuti.tehnoloogiaid.(IGERT) 9 (05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. ja Sahin, M. Kokkupandava raketitiiva konstruktsiooni mehaaniliste parameetrite optimeerimine katsedisaini lähenemisviisi abil.sisemine J. Mudel.optimeerimine.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD disainimeetod, jõudlusuuring ja komposiitvedrude tootmisprotsess: ülevaade.koostada.ühend.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. ja Khaddar M. Keerdvedrude dünaamiline disaini optimeerimine.Taotlege heli.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M. ja Mascle, K. Pingutusvedrude konstruktsiooni optimeerimise protseduur.arvuti.meetodi rakendamine.karusnahk.projekt.191 (8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. ja Trochu F. Komposiitspiraalvedrude optimaalne disain, kasutades multiobjektiivset optimeerimist.J. Reinf.plastist.koostada.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB ja Desale, DD Kolmerattalise esivedrustuse spiraalvedrude optimeerimine.protsessi.tootja.20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. ja Bahshesh M. Terasest spiraalvedrude optimeerimine komposiitvedrudega.sisemine J. Multidistsiplinaarne.teadus.projekt.3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al.Lugege mitme parameetri kohta, mis mõjutavad komposiitvedrude staatilist ja dünaamilist jõudlust.J. Market.mahuti.20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analysis and Optimization of Composite Helical Springs, doktoritöö, Sacramento State University (2020).
Gu, Z., Hou, X. ja Ye, J. Mittelineaarsete spiraalvedrude kavandamise ja analüüsimise meetodid, kasutades meetodite kombinatsiooni: lõplike elementide analüüs, ladinakeelse hüperkuubi piiratud proovivõtt ja geneetiline programmeerimine.protsessi.Karusnahainstituut.projekt.CJ Mecha.projekt.teadus.235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L. et al.Reguleeritava vedrukiirusega süsinikkiust mitme ahelaga spiraalvedrud: disaini ja mehhanismi uuring.J. Market.mahuti.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS ja Jagtap ST Survespiraalvedrude kaalu optimeerimine.sisemine J. Innov.mahuti.Multidistsiplinaarne.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS ja Rameshkumar, K. Keerdvedrude mitmeotstarbeline optimeerimine ja numbriline simulatsioon autotööstuses.alma mater.protsess täna.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB et al.Parima tava määratlemine – komposiitspiraalsete struktuuride optimaalne projekteerimine, kasutades geneetilisi algoritme.koostada.ühend.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. ja Gokche, H. Kasutades 灰狼 optimeerimismeetodit, mis põhineb survevedru disaini minimaalse mahu optimeerimisel, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. ja Sait, SM Metaheuristics kasutab kokkujooksmiste optimeerimiseks mitut agenti.sisemine J. Veh.dets.80 (2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR ja Erdash, MU Uus hübriid Taguchi-salpa rühma optimeerimisalgoritm tõeliste inseneriprobleemide usaldusväärseks kujundamiseks.alma mater.test.63(2), 157–162 (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR ja Sait SM Robothaardemehhanismide usaldusväärne disain, kasutades uut hübriidset rohutirtsu optimeerimise algoritmi.asjatundja.süsteem.38(3), e12666 (2021).

 


Postitusaeg: 21. märts 2023