AISI 304/304L Rozsdamentes acél tekercscső kémiai komponens, összecsukható szárnyrugó paraméterek optimalizálása a HoneBee algoritmus használatával

Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Olyan böngészőverziót használ, amely korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Ezenkívül a folyamatos támogatás érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
Diánként három cikket mutató csúszkák.Használja a vissza és a következő gombokat a diák közötti mozgáshoz, vagy a végén lévő diavezérlő gombokat az egyes diák közötti mozgáshoz.

AISI 304/304L Rozsdamentes acél kapilláris tekercs cső

Az AISI 304 rozsdamentes acél tekercs egy univerzális termék, kiváló ellenállással, és sokféle alkalmazásra alkalmas, amelyek jó alakíthatóságot és hegeszthetőséget igényelnek.

A Sheye Metal 304 tekercsből áll, 0,3–16 mm vastagságban és 2B, BA, No.4 kivitelben.

A háromféle felület mellett a 304-es rozsdamentes acél tekercs többféle felületkezeléssel szállítható.A 304-es fokozatú rozsdamentes acél fő nem vas összetevőként Cr-t (általában 18%) és nikkelt (általában 8%) tartalmaz.

Ez a típusú tekercs tipikusan ausztenites rozsdamentes acél, a szabványos Cr-Ni rozsdamentes acél családba tartozik.

Jellemzően háztartási és fogyasztási cikkekhez, konyhai berendezésekhez, bel- és kültéri burkolatokhoz, korlátokhoz és ablakkeretekhez, élelmiszer- és italipari berendezésekhez, tárolótartályokhoz használják.

 

304-es rozsdamentes acél tekercs specifikációja
Méret Hidegen hengerelt: Vastagság: 0,3 ~ 8,0 mm;Szélesség: 1000-2000 mm
Melegen hengerelt: Vastagság: 3,0 ~ 16,0 mm;Szélesség: 1000-2500 mm
Technikák Hidegen hengerelt, melegen hengerelt
Felület 2B, BA, 8K, 6K, Mirror Finish, No.1, No.2, No.3, No.4, Hajvonal PVC-vel
Hidegen hengerelt 304-es rozsdamentes acél tekercs raktáron 304 2B rozsdamentes acél tekercs

304 BA rozsdamentes acél tekercs

304 No.4 rozsdamentes acél tekercs

Melegen hengerelt 304-es rozsdamentes acél tekercs raktáron 304 No.1 rozsdamentes acél tekercs
A 304-es rozsdamentes acéllemez általános méretei 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 2400 mm, 1500 x 602040 mm, 350040 mm, 1220 mm x 2440 mm 00 mm
Védőfólia 304 tekercshez

(25μm ~ 200μm)

Fehér és fekete PVC fólia;Kék PE fólia, átlátszó PE fólia, más szín vagy anyag is elérhető.
Alapértelmezett ASTM A240, JIS G4304, G4305, GB/T 4237, GB/T 8165, BS 1449, DIN17460, DIN 17441, EN10088-2

 

A hidegen hengerelt 304-es tekercs közös vastagsága
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

 

A melegen hengerelt 304-es tekercs közös vastagsága
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

 

Kémiai összetétel
Elem AISI 304 / EN 1.4301
Szén ≤0,08
Mangán ≤2.00
Kén ≤0,030
Foszfor ≤0,045
Szilícium ≤0,75
Króm 18,0-20,0
Nikkel 8,0-10,5
Nitrogén ≤0,10

 

Mechanikai tulajdonságok
Hozamerősség 0,2%-os eltolás (MPa) Feszültség (MPa) % nyúlás (2” vagy 50 mm) Keménység (HRB)
≥205 ≥515 ≥40 ≤92

 

Ebben a tanulmányban a rakétában használt szárnyhajtogató mechanizmus torziós és nyomórugóinak kialakítását optimalizálási problémának tekintjük.Miután a rakéta elhagyta az indítócsövet, a zárt szárnyakat ki kell nyitni és bizonyos ideig rögzíteni kell.A vizsgálat célja a rugókban tárolt energia maximalizálása volt, hogy a szárnyak a lehető legrövidebb időn belül ki tudjanak nyílni.Ebben az esetben mindkét publikációban az energiaegyenletet határoztuk meg célfüggvényként az optimalizálási folyamatban.Optimalizációs változóként határoztuk meg a huzalátmérőt, a tekercsátmérőt, a tekercsek számát és a rugó kialakításához szükséges lehajlási paramétereket.A változóknak geometriai korlátai vannak a mechanizmus méretéből adódóan, valamint a biztonsági tényezőnek a rugók által hordozott terhelés miatt.A mézelő méh (BA) algoritmust használtuk ennek az optimalizálási feladatnak a megoldására és a rugótervezés végrehajtására.A BA-val kapott energiaértékek jobbak, mint a korábbi Design of Experiments (DOE) tanulmányok.Az optimalizálás során kapott paraméterek felhasználásával tervezett rugókat és mechanizmusokat először az ADAMS programban elemeztem.Ezt követően kísérleti teszteket végeztek a legyártott rugók valós mechanizmusokba való integrálásával.A teszt eredményeként azt figyelték meg, hogy a szárnyak körülbelül 90 ezredmásodperc után kinyíltak.Ez az érték jóval a projekt 200 ms-os célértéke alatt van.Ráadásul az analitikai és a kísérleti eredmények között mindössze 16 ms a különbség.
Repülőgépekben és tengeri járművekben az összecsukható mechanizmusok kritikusak.Ezeket a rendszereket repülőgép-módosításokhoz és átalakításokhoz használják a repülési teljesítmény és irányítás javítása érdekében.A repülési módtól függően a szárnyak eltérő módon hajtódnak be és nyílnak ki, hogy csökkentsék az aerodinamikai hatást1.Ez a helyzet néhány madár és rovar szárnyának mozgásához hasonlítható a mindennapi repülés és búvárkodás során.Hasonlóképpen, a siklógépek összecsukhatók és kihajthatók a merülőhajókban, hogy csökkentsék a hidrodinamikai hatásokat és maximalizálják a kezelhetőséget3.Ezeknek a mechanizmusoknak egy további célja, hogy térfogati előnyöket biztosítsanak a rendszerek számára, mint például a helikopter 4 légcsavar összecsukása tárolás és szállítás céljából.A rakéta szárnyai is lehajtva csökkentik a tárhelyet.Így több rakétát lehet elhelyezni az 5 indítóeszköz kisebb területére. Az összecsukásnál és kihajtásnál hatékonyan használt alkatrészek általában rugók.A hajtogatás pillanatában energia tárolódik benne, és a kibontás pillanatában szabadul fel.Rugalmas szerkezetének köszönhetően a tárolt és felszabaduló energia kiegyenlítődik.A rugót elsősorban a rendszerhez tervezték, és ez a kialakítás optimalizálási problémát jelent6.Mert bár különféle változókat tartalmaz, mint például a huzal átmérője, a tekercs átmérője, a fordulatok száma, a csavarvonal szöge és az anyag típusa, vannak olyan kritériumok is, mint a tömeg, térfogat, minimális feszültségeloszlás vagy maximális energia-elérhetőség7.
Ez a tanulmány rávilágít a rakétarendszerekben használt szárnyhajtogató mechanizmusok rugók tervezésére és optimalizálására.Az indítócsőben a repülés előtt a szárnyak összehajtva maradnak a rakéta felületén, majd az indítócsőből való kilépés után bizonyos ideig kibontakoznak és a felszínhez nyomva maradnak.Ez a folyamat kritikus fontosságú a rakéta megfelelő működéséhez.A kifejlesztett összecsukható mechanizmusban a szárnyak nyitását torziós rugók, a reteszelést nyomórugók végzik.A megfelelő rugó kialakításához optimalizálási folyamatot kell végrehajtani.A rugóoptimalizáláson belül különféle alkalmazások találhatók a szakirodalomban.
Paredes et al.8 a maximális kifáradási élettartam tényezőt a csavarrugók tervezésénél célfüggvényként határozták meg, és a kvázi-Newtoni módszert alkalmazták optimalizálási módszerként.Az optimalizálás változói a huzal átmérője, a tekercs átmérője, a fordulatok száma és a rugó hossza.A rugószerkezet másik paramétere az anyag, amelyből készült.Ezért ezt figyelembe vették a tervezési és optimalizálási vizsgálatok során.Zebdi et al.9 célfüggvényben a maximális merevséget és a minimális súlyt tűzték ki vizsgálatukban, ahol a súlytényező szignifikáns volt.Ebben az esetben változóként határozták meg a rugóanyagot és a geometriai tulajdonságokat.Genetikai algoritmust használnak optimalizálási módszerként.Az autóiparban az anyagok súlya sok szempontból hasznos, a jármű teljesítményétől az üzemanyag-fogyasztásig.A súly minimalizálása a felfüggesztés tekercsrugók optimalizálása mellett egy jól ismert tanulmány10.A Bahshesh és a Bahshesh11 olyan anyagokat azonosított, mint az E-üveg, a szén és a kevlár, mint változók az ANSYS környezetben végzett munkájuk során azzal a céllal, hogy a különböző felfüggesztő rugós kompozit kiviteleknél minimális súlyt és maximális szakítószilárdságot érjenek el.A gyártási folyamat kritikus fontosságú a kompozit rugók fejlesztésében.Így egy optimalizálási problémában különféle változók lépnek életbe, mint például a gyártási módszer, a folyamat lépései és a lépések sorrendje12,13.A dinamikus rendszerek rugóinak tervezésénél figyelembe kell venni a rendszer sajátfrekvenciáit.Javasoljuk, hogy a rugó első sajátfrekvenciája legalább 5-10-szerese legyen a rendszer sajátfrekvenciájának a rezonancia elkerülése érdekében14.Taktak et al.7 úgy döntött, hogy minimalizálja a rugó tömegét és maximalizálja az első sajátfrekvenciát, mint célfüggvényeket a tekercsrugó kialakításában.A Matlab optimalizáló eszközben mintakereső, belső pont, aktív halmaz és genetikai algoritmus módszereket használtak.Az analitikus kutatás a tavaszi tervezési kutatás része, és a végeselem-módszer népszerű ezen a területen15.Patil és mtsai.16 optimalizálási módszert dolgoztak ki egy nyomó csavarrugó súlyának csökkentésére analitikai eljárással, és tesztelték az analitikai egyenleteket végeselem módszerrel.A rugó hasznosságának növelésének másik kritériuma a tárolható energia növekedése.Ez a tok azt is biztosítja, hogy a rugó hosszú ideig megőrizze hasznosságát.Rahul és Rameshkumar17 Törekednek a rugó térfogatának csökkentésére és a nyúlási energia növelésére az autók tekercsrugók kialakításában.Genetikai algoritmusokat is alkalmaztak az optimalizálási kutatásban.
Amint látható, az optimalizálási vizsgálat paraméterei rendszerenként változnak.Általában a merevség és a nyírófeszültség paraméterei fontosak egy olyan rendszerben, ahol az általa hordozott terhelés a meghatározó tényező.Az anyagválasztást ezzel a két paraméterrel tartalmazza a súlykorlátozási rendszer.Másrészt a természetes frekvenciákat ellenőrzik, hogy elkerüljék a rezonanciákat a rendkívül dinamikus rendszerekben.Azokban a rendszerekben, ahol a hasznosság számít, az energia maximalizálható.Az optimalizálási vizsgálatok során, bár a FEM-et analitikai vizsgálatokhoz használják, látható, hogy bizonyos paraméterek tartományán belül metaheurisztikus algoritmusokat, például a genetikai algoritmust14,18 és a szürkefarkas algoritmust19 használnak együtt a klasszikus Newton-módszerrel.Természetes adaptációs módszereken alapuló metaheurisztikus algoritmusokat fejlesztettek ki, amelyek rövid időn belül megközelítik az optimális állapotot, különösen a populáció hatására20,21.A keresési területen a populáció véletlenszerű eloszlásával elkerülik a lokális optimumokat, és a globális optimák felé haladnak22.Így az utóbbi években gyakran használták valós ipari problémákkal összefüggésben23,24.
A jelen tanulmányban kidolgozott összecsukható mechanizmus kritikus esete az, hogy a repülés előtt zárt helyzetben lévő szárnyak a cső elhagyása után egy bizonyos ideig kinyílnak.Ezt követően a záróelem blokkolja a szárnyat.Ezért a rugók közvetlenül nem befolyásolják a repülési dinamikát.Ebben az esetben az optimalizálás célja a tárolt energia maximalizálása volt a rugó mozgásának felgyorsítása érdekében.Optimalizálási paraméterként a tekercsátmérőt, a huzalátmérőt, a tekercsszámot és az elhajlást határoztuk meg.A rugó kis mérete miatt a súly nem számított célnak.Ezért az anyagtípus fixként van meghatározva.A mechanikai alakváltozások biztonsági határa kritikus korlátként van meghatározva.Ezen túlmenően a mechanizmus hatókörébe változó méretkorlátozások is beletartoznak.Optimalizálási módszerként a BA metaheurisztikus módszert választottam.A BA-t rugalmas és egyszerű szerkezete, valamint a mechanikai optimalizálási kutatás terén elért előrelépései miatt kedvelték25.A tanulmány második részében az összecsukható szerkezet alaptervének és rugós kialakításának keretein belül részletes matematikai kifejezések szerepelnek.A harmadik rész az optimalizálási algoritmust és az optimalizálási eredményeket tartalmazza.A 4. fejezet elemzést végez az ADAMS programban.A rugók alkalmasságát a gyártás előtt elemzik.Az utolsó rész kísérleti eredményeket és tesztképeket tartalmaz.A tanulmányban kapott eredményeket a DOE megközelítést alkalmazva össze is hasonlították a szerzők korábbi munkáival.
Az ebben a tanulmányban kifejlesztett szárnyaknak a rakéta felszíne felé kell hajtaniuk.A szárnyak összecsukott helyzetből nyitott helyzetbe forognak.Ehhez egy speciális mechanizmust fejlesztettek ki.ábrán.Az 1. ábra a rakéta koordinátarendszerében a hajtogatott és széthajtott konfigurációt5 mutatja.
ábrán.A 2. ábra a mechanizmus metszetét mutatja.A mechanizmus több mechanikus részből áll: (1) főtest, (2) szárnytengely, (3) csapágy, (4) zártest, (5) zárpersely, (6) ütközőcsap, (7) torziós rugó és ( 8) nyomórugók.A szárnytengely (2) a torziós rugóval (7) a záróhüvelyen (4) keresztül csatlakozik.Mindhárom rész egyszerre forog a rakéta felszállása után.Ezzel a forgó mozgással a szárnyak végső helyzetükbe fordulnak.Ezt követően a csapot (6) a nyomórugó (8) működteti, ezáltal blokkolja a 4 reteszelőtest teljes mechanizmusát5.
A rugalmassági modulus (E) és a nyírási modulus (G) a rugó legfontosabb tervezési paraméterei.Ebben a vizsgálatban nagy széntartalmú rugós acélhuzalt (Music wire ASTM A228) választottunk rugóanyagként.További paraméterek a huzalátmérő (d), az átlagos tekercsátmérő (Dm), a tekercsek száma (N) és a rugó lehajlása (xd nyomórugóknál és θ a torziós rugóknál)26.A nyomórugók \({(SE}_{x})\) és torziós (\({SE}_{\theta}\)) rugók tárolt energiája kiszámítható az egyenletből.(1) és (2) bekezdés 26.(A nyomórugó nyírási modulusa (G) értéke 83,7E9 Pa, a torziós rugó rugalmassági modulusa (E) pedig 203,4E9 Pa.)
A rendszer mechanikai méretei közvetlenül meghatározzák a rugó geometriai kényszereit.Ezenkívül figyelembe kell venni azokat a körülményeket is, amelyek között a rakéta elhelyezésre kerül.Ezek a tényezők határozzák meg a rugó paramétereinek határait.Egy másik fontos korlátozás a biztonsági tényező.A biztonsági tényező definícióját részletesen Shigley et al.26 ismerteti.A nyomórugó biztonsági tényezőjét (SFC) úgy definiáljuk, mint a maximálisan megengedett feszültséget osztva a folytonos hosszon fellépő feszültséggel.Az SFC egyenletek segítségével számítható ki.(3), (4), (5) és (6)26.(A tanulmányban használt tavaszi anyag esetében \({S}_{sy}=980 MPa\)).F az egyenletben szereplő erőt jelöli, KB pedig a 26-os Bergstrasser-tényezőt.
A rugó torziós biztonsági tényezője (SFT) az M osztva k-val.Az SFT az egyenletből számítható ki.(7), (8), (9) és (10)26.(A tanulmányban használt anyag esetében: \({S}_{y}=1600 \mathrm{MPa}\)).Az egyenletben M a nyomaték, \({k}^{^{\prime}}\) a rugóállandó (nyomaték/forgás), a Ki pedig a feszültségkorrekciós tényező.
Ebben a tanulmányban a fő optimalizálási cél a rugó energiájának maximalizálása.A célfüggvény úgy van megfogalmazva, hogy megtalálja a \(\overrightarrow{\{X\}}\) értéket, amely maximalizálja a \(f(X)\).\({f}_{1}(X)\) és \({f}_{2}(X)\) a nyomó- és a torziós rugó energiafüggvényei.Az optimalizáláshoz használt számított változókat és függvényeket a következő egyenletek mutatják be.
A rugó kialakítására vonatkozó különféle korlátokat a következő egyenletek adják meg.A (15) és (16) egyenlet a nyomó- és a torziós rugók biztonsági tényezőit jelenti.Ebben a vizsgálatban az SFC-nek 1,2-nél nagyobbnak vagy egyenlőnek, az SFT-nek pedig θ26-nál nagyobbnak vagy azzal egyenlőnek kell lennie.
A BA-t a méhek pollenkereső stratégiái ihlették27.A méhek úgy keresnek, hogy több takarmánykeresőt küldenek a termékeny pollenföldekre, és kevesebbet küldenek a kevésbé termékeny pollenföldekre.Így érhető el a legnagyobb hatékonyság a méhpopulációból.Másrészt a cserkészméhek továbbra is új pollenterületeket keresnek, és ha a korábbinál termékenyebb területek lesznek, sok takarmánykeresőt irányítanak erre az új területre28.A BA két részből áll: helyi keresésből és globális keresésből.A helyi keresés több közösséget keres a minimum közelében (elit webhelyek), például méheket, és kevesebbet más webhelyeken (optimális vagy kiemelt webhelyeken).A globális keresési részben tetszőleges keresést hajtanak végre, és ha jó értékeket találnak, az állomások a következő iterációban átkerülnek a helyi keresési részbe.Az algoritmus tartalmaz néhány paramétert: a cserkészméhek száma (n), a helyi keresőhelyek száma (m), az elit helyek száma (e), a takarmányozók száma az elit helyeken (nep), a takarmányozók száma optimális területek.Telephely (nsp), környék mérete (ngh) és iterációk száma (I)29.A BA pszeudokód a 3. ábrán látható.
Az algoritmus \({g}_{1}(X)\) és \({g}_{2}(X)\) között próbál működni.Minden iteráció eredményeként meghatározzák az optimális értékeket, és ezek köré populációt gyűjtenek a legjobb értékek elérése érdekében.A korlátozások ellenőrzése a helyi és a globális keresési szakaszokban történik.Helyi keresés során, ha ezek a tényezők megfelelőek, az energiaértéket kiszámítják.Ha az új energiaérték nagyobb, mint az optimális érték, rendelje hozzá az új értéket az optimális értékhez.Ha a keresési eredményben talált legjobb érték nagyobb, mint az aktuális elem, akkor az új elem bekerül a gyűjteménybe.A helyi keresés blokkvázlata a 4. ábrán látható.
A népesség a BA egyik kulcsparamétere.A korábbi vizsgálatokból látható, hogy a populáció bővítése csökkenti a szükséges iterációk számát és növeli a siker valószínűségét.Ugyanakkor a funkcionális felmérések száma is növekszik.A nagyszámú elit oldal jelenléte nem befolyásolja jelentősen a teljesítményt.Az elit oldalak száma alacsony lehet, ha nem nulla30.A cserkészméhpopuláció méretét (n) általában 30 és 100 között választják meg. Ebben a vizsgálatban 30 és 50 forgatókönyvet is lefutottak a megfelelő szám meghatározásához (2. táblázat).A többi paramétert a populációtól függően határozzák meg.A kiválasztott lelőhelyek száma (m) a populáció méretének (körülbelül) 25%-a, az elit lelőhelyek száma (e) a kiválasztott lelőhelyek között a m 25%-a.Az etetőméhek számát (keresések számát) az elit parcellákon 100-ra, a többi helyi parcellára 30-ra választottuk.A szomszédsági keresés minden evolúciós algoritmus alapfogalma.Ebben a vizsgálatban a tapering szomszédok módszerét alkalmaztuk.Ez a módszer minden iteráció során bizonyos ütemben csökkenti a környék méretét.A jövőbeni iterációk során a kisebb szomszédsági értékek30 használhatók a pontosabb kereséshez.
Minden forgatókönyv esetében tíz egymást követő tesztet végeztünk az optimalizáló algoritmus reprodukálhatóságának ellenőrzésére.ábrán.Az 5. ábra a torziós rugó optimalizálásának eredményeit mutatja az 1. séma szerint, és az 1. ábra.6 – a 2. sémához. A vizsgálati adatokat a 3. és 4. táblázat is tartalmazza (a nyomórugóra kapott eredményeket tartalmazó táblázat az S1 kiegészítő információban található).A méhpopuláció az első iterációban intenzívebbé teszi a jó értékek keresését.Az 1. forgatókönyvben néhány teszt eredménye a maximum alatt volt.A 2. forgatókönyvben látható, hogy a populáció növekedése és egyéb releváns paraméterek miatt minden optimalizálási eredmény a maximumhoz közelít.Látható, hogy a 2. forgatókönyvben szereplő értékek elegendőek az algoritmushoz.
Az iterációkban mért energia maximális értékének megszerzésekor egy biztonsági tényezőt is megadunk a vizsgálat megkötéseként.A biztonsági tényezőt lásd a táblázatban.A BA-val kapott energiaértékeket az 5. táblázatban az 5 DOE módszerrel kapott energiaértékekkel hasonlítjuk össze. (A gyártás megkönnyítése érdekében a torziós rugó fordulatszáma (N) 4,88 helyett 4,9, az elhajlás (xd) ) a nyomórugó 7,99 mm helyett 8 mm.) Látható, hogy a BA jobb Eredmény.A BA minden értéket helyi és globális keresésekkel értékel.Így gyorsabban tud több alternatívát kipróbálni.
Ebben a tanulmányban Adamst használták a szárnyszerkezet mozgásának elemzésére.Adams először megkapja a mechanizmus 3D-s modelljét.Ezután határozzon meg egy rugót az előző részben kiválasztott paraméterekkel.Ezenkívül néhány egyéb paramétert is meg kell határozni a tényleges elemzéshez.Ezek olyan fizikai paraméterek, mint a kapcsolatok, az anyagtulajdonságok, az érintkezés, a súrlódás és a gravitáció.A pengetengely és a csapágy között forgócsukló található.5-6 hengeres csatlakozás van.5-1 rögzített kötés van.A fő test alumínium anyagból készült és rögzített.A többi alkatrész anyaga acél.Válassza ki a súrlódási tényezőt, az érintkezési merevséget és a súrlódó felület behatolási mélységét az anyag típusától függően.(rozsdamentes acél AISI 304) Ebben a vizsgálatban a kritikus paraméter a szárnyszerkezet nyitási ideje, amelynek 200 ms-nál rövidebbnek kell lennie.Ezért az elemzés során ügyeljen a szárny nyitási idejére.
Adams elemzése szerint a szárnyszerkezet nyitási ideje 74 ezredmásodperc.Az 1-től 4-ig terjedő dinamikus szimuláció eredményeit a 7. ábra mutatja. Az első kép az ábrán.Az 5. ábra a szimuláció kezdési időpontja, és a szárnyak várakozási helyzetben vannak a behajtásra.(2) Megjeleníti a szárny helyzetét 40 ms után, amikor a szárny 43 fokkal elfordult.(3) a szárny helyzetét mutatja 71 ezredmásodperc után.Szintén az utolsó képen (4) látható a szárny fordulásának vége és a nyitott helyzet.A dinamikus elemzés eredményeként azt tapasztaltuk, hogy a szárnynyitó mechanizmus lényegesen rövidebb, mint a 200 ms-os célérték.Ezenkívül a rugók méretezésénél a biztonsági határértékeket a szakirodalomban ajánlott legmagasabb értékek közül választották ki.
Az összes tervezési, optimalizálási és szimulációs tanulmány befejezése után a mechanizmus prototípusát legyártották és integrálták.Ezután a prototípust tesztelték a szimulációs eredmények ellenőrzése céljából.Először rögzítse a fő héjat, és hajtsa be a szárnyakat.Ezután a szárnyakat kiengedték az összecsukott helyzetből, és videót készítettek a szárnyak elforgatásáról az összecsukott helyzetből a kihelyezett helyzetbe.Az időzítőt a videórögzítés közbeni idő elemzésére is használták.
ábrán.A 8. ábrán az 1-4-ig számozott videókockák láthatók.Az ábra 1-es számú kerete az összehajtott szárnyak kioldásának pillanatát mutatja.Ezt a pillanatot tekintjük a t0 idő kezdeti pillanatának.A 2. és 3. képkocka a szárnyak helyzetét mutatja 40 ms és 70 ms elteltével a kezdeti pillanat után.A 3. és 4. képkockák elemzésekor látható, hogy a szárny mozgása t0 után 90 ms-mal stabilizálódik, a szárny nyitása 70 és 90 ms között fejeződik be.Ez a helyzet azt jelenti, hogy mind a szimuláció, mind a prototípus tesztelése megközelítőleg azonos szárnykihelyezési időt ad, és a kialakítás megfelel a mechanizmus teljesítménykövetelményeinek.
Ebben a cikkben a szárnyhajtogató mechanizmusban használt torziós és nyomórugókat a BA segítségével optimalizáltuk.A paraméterek kevés iterációval gyorsan elérhetők.A torziós rugó névleges értéke 1075 mJ, a nyomórugó pedig 37,24 mJ.Ezek az értékek 40-50%-kal jobbak, mint a korábbi DOE vizsgálatok.A rugót integrálják a mechanizmusba, és az ADAMS programban elemzik.Az elemzés során kiderült, hogy a szárnyak 74 ezredmásodperc alatt kinyíltak.Ez az érték jóval elmarad a projekt 200 ezredmásodperces céljától.Egy későbbi kísérleti vizsgálat során a bekapcsolási időt körülbelül 90 ms-nak mérték.Ez az elemzések közötti 16 ezredmásodperces különbség a szoftverben nem modellezett környezeti tényezőknek tudható be.Úgy gondolják, hogy a vizsgálat eredményeként kapott optimalizálási algoritmus különféle rugós kialakításokhoz használható.
A rugóanyag előre meghatározott volt, és nem használtuk változóként az optimalizálás során.Mivel a repülőgépekben és rakétákban sokféle rugót használnak, a BA-t más típusú rugók tervezésére is alkalmazni fogják különböző anyagok felhasználásával, hogy a jövőbeli kutatások során optimális rugótervezést érjenek el.
Kijelentjük, hogy ez a kézirat eredeti, korábban nem jelent meg, és jelenleg máshol nem is közöljük.
A jelen tanulmányban generált vagy elemzett összes adat megtalálható ebben a publikált cikkben [és a további információs fájlban].
Min, Z., Kin, VK és Richard, LJ Repülőgép A légszárny koncepció modernizálása radikális geometriai változtatásokkal.IES J. A civilizáció.összetett.projekt.3(3), 188–195 (2010).
Sun, J., Liu, K. and Bhushan, B. A bogár hátsó szárnyának áttekintése: szerkezet, mechanikai tulajdonságok, mechanizmusok és biológiai inspiráció.J. Mecha.Viselkedés.Orvosbiológiai Tudomány.alma Mater.94, 63–73 (2019).
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. és Zhang, F. Összecsukható meghajtási mechanizmus tervezése és elemzése hibrid meghajtású víz alatti siklóhoz.Ocean Engineering 119, 125–134 (2016).
Kartik, HS és Prithvi, K. Helikopter vízszintes stabilizátor összecsukó mechanizmusának tervezése és elemzése.belső J. Ing.tároló tartály.technológiákat.(IGERT) 9(05), 110–113 (2020).
Kulunk, Z. és Sahin, M. Összecsukható rakétaszárny tervezés mechanikai paramétereinek optimalizálása kísérleti tervezési megközelítéssel.belső J. Modell.optimalizálás.9(2), 108–112 (2019).
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, XD Design Method, Performance Study, and Manufacturing Process of Composite Coil Springs: A Review.összeállít.összetett.252, 112747 (2020).
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. és Khaddar M. A tekercsrugók dinamikus tervezésének optimalizálása.Jelentkezzen hangra.77, 178–183 (2014).
Paredes, M., Sartor, M., and Mascle, K. Egy eljárás a feszítőrugók tervezésének optimalizálására.számítógép.a módszer alkalmazása.szőrme.projekt.191(8-10), 783-797 (2001).
Zebdi O., Bouhili R. és Trochu F. Kompozit csavarrugók optimális tervezése többcélú optimalizálással.J. Reinf.műanyag.összeállít.28 (14), 1713–1732 (2009).
Pawart, HB és Desale, DD Háromkerekű első felfüggesztés tekercsrugók optimalizálása.folyamat.gyártó.20, 428–433 (2018).
Bahshesh M. és Bahshesh M. Acél tekercsrugók optimalizálása kompozit rugók segítségével.belső J. Multidiszciplináris.a tudomány.projekt.3(6), 47–51 (2012).
Chen, L. et al.Ismerje meg a kompozit tekercsrugók statikus és dinamikus teljesítményét befolyásoló számos paramétert.J. Market.tároló tartály.20, 532–550 (2022).
Frank, J. Analysis and Optimization of Composite Helical Springs, PhD tézis, Sacramento State University (2020).
Gu, Z., Hou, X. and Ye, J. Módszerek nemlineáris spirális rugók tervezésére és elemzésére módszerek kombinációjával: végeselem-analízis, Latin hiperkocka korlátozott mintavétel és genetikai programozás.folyamat.Szőrme Intézet.projekt.CJ Mecha.projekt.a tudomány.235(22), 5917–5930 (2021).
Wu, L. és mtsai.Állítható rugósebességű szénszálas többszálú tekercsrugók: Tervezési és mechanizmustanulmány.J. Market.tároló tartály.9(3), 5067–5076 (2020).
Patil DS, Mangrulkar KS és Jagtap ST A kompressziós csavarrugók súlyoptimalizálása.belső J. Innov.tároló tartály.Multidiszciplináris.2(11), 154–164 (2016).
Rahul, MS és Rameshkumar, K. Tekercsrugók többcélú optimalizálása és numerikus szimulációja autóipari alkalmazásokhoz.alma Mater.folyamat ma.46, 4847–4853 (2021).
Bai, JB et al.A legjobb gyakorlat meghatározása – Kompozit spirális szerkezetek optimális tervezése genetikai algoritmusok segítségével.összeállít.összetett.268, 113982 (2021).
Shahin, I., Dorterler, M. és Gokche, H. A 灰狼 optimalizálási módszer használatával a nyomórugó kialakításának minimális térfogatának optimalizálása alapján, Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2017).
Aye, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. és Sait, SM Metaheuristics több ügynököt használ az összeomlások optimalizálására.belső J. Veh.december.80 (2–4), 223–240 (2019).
Yildyz, AR és Erdash, MU Új hibrid Taguchi-salpa csoportoptimalizáló algoritmus valós mérnöki problémák megbízható tervezésére.alma Mater.teszt.63. (2), 157–162. (2021).
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR és Sait SM Robot megfogó mechanizmusok megbízható tervezése új hibrid szöcske optimalizálási algoritmus segítségével.szakértő.rendszer.38. cikk (3), e12666 (2021).

 


Feladás időpontja: 2023. március 21