ส่วนประกอบทางเคมีของท่อขดลวดสแตนเลส AISI 304/304L การปรับพารามิเตอร์สปริงปีกพับให้เหมาะสมโดยใช้อัลกอริทึมของ Honeybee

ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comคุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่มีการรองรับ CSS แบบจำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดต (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แถบเลื่อนแสดงสามบทความต่อสไลด์ใช้ปุ่มย้อนกลับและปุ่มถัดไปเพื่อเลื่อนไปตามสไลด์ หรือใช้ปุ่มตัวควบคุมสไลด์ที่ส่วนท้ายเพื่อเลื่อนไปตามแต่ละสไลด์

AISI 304/304L สแตนเลสท่อขดเส้นเลือดฝอย

คอยล์สแตนเลส AISI 304 เป็นผลิตภัณฑ์อเนกประสงค์ที่มีความทนทานเป็นเลิศ และเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายที่ต้องการการขึ้นรูปและการเชื่อมที่ดี

Sheye Metal มีคอยส์ 304 คอยส์ที่มีความหนา 0.3 มม. ถึง 16 มม. และผิว 2B, ผิว BA, ผิว No.4 พร้อมให้บริการเสมอ

นอกจากพื้นผิวทั้งสามประเภทแล้ว ขดลวดสแตนเลส 304 ยังสามารถจัดส่งพร้อมพื้นผิวที่หลากหลายได้สแตนเลสเกรด 304 มีทั้งโลหะ Cr (ปกติ 18%) และนิกเกิล (ปกติ 8%) เป็นองค์ประกอบหลักที่ไม่ใช่เหล็ก

คอยล์ประเภทนี้เป็นสเตนเลสออสเทนนิติกโดยทั่วไป ซึ่งอยู่ในตระกูลสเตนเลสสตีล Cr-Ni มาตรฐาน

โดยทั่วไปจะใช้สำหรับสินค้าในครัวเรือนและสินค้าอุปโภคบริโภค อุปกรณ์ครัว ผนังในร่มและกลางแจ้ง ราวจับและกรอบหน้าต่าง อุปกรณ์อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม ถังเก็บ

ในการศึกษานี้ การออกแบบสปริงบิดและสปริงอัดของกลไกการพับปีกที่ใช้ในจรวดถือเป็นปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดหลังจากที่จรวดออกจากท่อส่งก๊าซแล้ว ปีกที่ปิดอยู่จะต้องถูกเปิดและยึดไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งจุดมุ่งหมายของการศึกษาคือเพื่อเพิ่มพลังงานที่เก็บไว้ในสปริงให้สูงสุดเพื่อให้ปีกสามารถกางออกในเวลาที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในกรณีนี้ สมการพลังงานในสิ่งพิมพ์ทั้งสองฉบับถูกกำหนดให้เป็นฟังก์ชันวัตถุประสงค์ในกระบวนการปรับให้เหมาะสมเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด เส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์ จำนวนคอยล์ และพารามิเตอร์การโก่งตัวที่จำเป็นสำหรับการออกแบบสปริงถูกกำหนดให้เป็นตัวแปรการปรับให้เหมาะสมที่สุดมีข้อจำกัดทางเรขาคณิตเกี่ยวกับตัวแปรเนื่องจากขนาดของกลไก เช่นเดียวกับข้อจำกัดเกี่ยวกับปัจจัยด้านความปลอดภัยเนื่องจากการรับน้ำหนักของสปริงอัลกอริธึม honey bee (BA) ใช้เพื่อแก้ปัญหาการปรับให้เหมาะสมนี้และดำเนินการออกแบบสปริงค่าพลังงานที่ได้รับจาก BA นั้นเหนือกว่าค่าพลังงานที่ได้รับจากการศึกษาการออกแบบการทดลอง (DOE) ก่อนหน้านี้สปริงและกลไกที่ออกแบบโดยใช้พารามิเตอร์ที่ได้รับจากการปรับให้เหมาะสมได้รับการวิเคราะห์ครั้งแรกในโปรแกรม ADAMSหลังจากนั้น ได้ทำการทดสอบเชิงทดลองโดยการรวมสปริงที่ผลิตขึ้นเข้ากับกลไกจริงจากผลการทดสอบพบว่าปีกเปิดออกในเวลาประมาณ 90 มิลลิวินาทีค่านี้ต่ำกว่าเป้าหมายของโครงการที่ 200 มิลลิวินาทีนอกจากนี้ความแตกต่างระหว่างผลการวิเคราะห์และการทดลองคือเพียง 16 มิลลิวินาที
ในเครื่องบินและยานพาหนะทางทะเล กลไกการพับถือเป็นสิ่งสำคัญระบบเหล่านี้ใช้ในการดัดแปลงและแปลงเครื่องบินเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและการควบคุมการบินปีกจะพับและกางออกแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโหมดการบิน เพื่อลดแรงกระแทกตามหลักอากาศพลศาสตร์1สถานการณ์นี้สามารถเปรียบเทียบได้กับการเคลื่อนไหวของปีกของนกและแมลงบางชนิดในระหว่างการบินและดำน้ำทุกวันในทำนองเดียวกัน เครื่องร่อนจะพับและกางออกในเรือดำน้ำเพื่อลดผลกระทบทางอุทกพลศาสตร์และเพิ่มการจัดการสูงสุด3วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งของกลไกเหล่านี้คือการให้ข้อได้เปรียบเชิงปริมาตรแก่ระบบต่างๆ เช่น การพับใบพัดเฮลิคอปเตอร์ 4 เพื่อจัดเก็บและขนส่งปีกจรวดยังพับลงเพื่อลดพื้นที่จัดเก็บดังนั้นจึงสามารถวางขีปนาวุธได้มากขึ้นในพื้นที่เล็ก ๆ ของตัวเรียกใช้งาน 5 ส่วนประกอบที่ใช้อย่างมีประสิทธิภาพในการพับและกางออกมักจะเป็นสปริงในขณะที่พับ พลังงานจะถูกเก็บไว้ในนั้นและปล่อยออกมาในขณะที่กางออกเนื่องจากโครงสร้างที่ยืดหยุ่น พลังงานที่กักเก็บและปล่อยออกมาจึงมีความเท่าเทียมกันสปริงได้รับการออกแบบมาสำหรับระบบเป็นหลัก และการออกแบบนี้ทำให้เกิดปัญหาการปรับให้เหมาะสม6เนื่องจากแม้ว่าจะมีตัวแปรต่างๆ เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวด จำนวนรอบ มุมเกลียว และประเภทของวัสดุ แต่ก็มีเกณฑ์ต่างๆ เช่น มวล ปริมาตร การกระจายความเค้นขั้นต่ำ หรือความพร้อมของพลังงานสูงสุด7
การศึกษาครั้งนี้ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพสปริงสำหรับกลไกการพับปีกที่ใช้ในระบบจรวดเมื่ออยู่ในท่อปล่อยก่อนการบิน ปีกยังคงพับอยู่บนพื้นผิวของจรวด และหลังจากออกจากท่อส่งแล้ว ปีกทั้งสองจะกางออกในช่วงเวลาหนึ่งและยังคงกดอยู่บนพื้นผิวกระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เหมาะสมของจรวดในกลไกการพับที่พัฒนาขึ้นนั้น การเปิดปีกจะดำเนินการโดยสปริงบิดและการล็อคจะดำเนินการโดยสปริงอัดในการออกแบบสปริงที่เหมาะสม จะต้องดำเนินการตามกระบวนการปรับให้เหมาะสมภายในการปรับให้เหมาะสมของสปริง มีการใช้งานที่หลากหลายในวรรณกรรม
Paredes และคณะ 8 กำหนดปัจจัยอายุการใช้งานความล้าสูงสุดเป็นฟังก์ชันวัตถุประสงค์สำหรับการออกแบบสปริงขดและใช้วิธีเสมือนนิวตันเป็นวิธีการปรับให้เหมาะสมตัวแปรในการปรับให้เหมาะสมถูกระบุเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวด จำนวนรอบ และความยาวของสปริงพารามิเตอร์อีกประการหนึ่งของโครงสร้างสปริงคือวัสดุที่ใช้ทำดังนั้นจึงนำมาพิจารณาในการศึกษาการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพเซบดี และคณะ9 ตั้งเป้าหมายของความแข็งสูงสุดและน้ำหนักขั้นต่ำในการทำงานตามวัตถุประสงค์ในการศึกษาของพวกเขา ซึ่งปัจจัยด้านน้ำหนักมีความสำคัญในกรณีนี้ พวกเขากำหนดวัสดุสปริงและคุณสมบัติทางเรขาคณิตเป็นตัวแปรพวกเขาใช้อัลกอริธึมทางพันธุกรรมเป็นวิธีการปรับให้เหมาะสมในอุตสาหกรรมยานยนต์ น้ำหนักของวัสดุมีประโยชน์หลายประการ ตั้งแต่สมรรถนะของยานพาหนะไปจนถึงอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงการลดน้ำหนักให้เหลือน้อยที่สุดพร้อมกับเพิ่มประสิทธิภาพคอยล์สปริงสำหรับระบบกันสะเทือนเป็นการศึกษาที่รู้จักกันดี10Bahshesh และ Bahshesh11 ระบุวัสดุ เช่น แก้ว E คาร์บอน และเคฟลาร์ เป็นตัวแปรในการทำงานในสภาพแวดล้อม ANSYS โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้น้ำหนักขั้นต่ำและความต้านทานแรงดึงสูงสุดในการออกแบบคอมโพสิตสปริงกันสะเทือนต่างๆกระบวนการผลิตมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาสปริงคอมโพสิตดังนั้น ตัวแปรต่างๆ จึงเข้ามามีบทบาทในปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุด เช่น วิธีการผลิต ขั้นตอนที่ดำเนินการในกระบวนการ และลำดับของขั้นตอนเหล่านั้น 12,13เมื่อออกแบบสปริงสำหรับระบบไดนามิก จะต้องคำนึงถึงความถี่ธรรมชาติของระบบด้วยขอแนะนำว่าความถี่ธรรมชาติแรกของสปริงควรเป็นอย่างน้อย 5-10 เท่าของความถี่ธรรมชาติของระบบเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้อง14ตั๊กแต็กและคณะ7 ตัดสินใจที่จะลดมวลของสปริงให้เหลือน้อยที่สุดและเพิ่มความถี่ธรรมชาติแรกให้สูงสุดตามหน้าที่วัตถุประสงค์ในการออกแบบคอยล์สปริงพวกเขาใช้วิธีการค้นหารูปแบบ จุดภายใน ชุดแอคทีฟ และอัลกอริธึมทางพันธุกรรมในเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพ Matlabการวิจัยเชิงวิเคราะห์เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยการออกแบบสปริง และวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ได้รับความนิยมในพื้นที่นี้15Patil และคณะ พัฒนาวิธีการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการลดน้ำหนักของสปริงเกลียวอัดโดยใช้ขั้นตอนการวิเคราะห์ และทดสอบสมการการวิเคราะห์โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เกณฑ์อีกประการหนึ่งในการเพิ่มประโยชน์ของสปริงก็คือการเพิ่มพลังงานที่สามารถกักเก็บได้กรณีนี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าสปริงยังคงใช้งานได้เป็นระยะเวลานานRahul และ Rameshkumar17 พยายามลดปริมาตรสปริงและเพิ่มพลังงานความเครียดในการออกแบบคอยล์สปริงของรถยนต์พวกเขายังใช้อัลกอริธึมทางพันธุกรรมในการวิจัยการปรับให้เหมาะสมอีกด้วย
ดังที่เห็นได้ พารามิเตอร์ในการศึกษาการหาค่าเหมาะที่สุดจะแตกต่างกันไปในแต่ละระบบโดยทั่วไป พารามิเตอร์ความแข็งและแรงเฉือนมีความสำคัญในระบบโดยที่ภาระที่บรรทุกอยู่เป็นปัจจัยกำหนดการเลือกวัสดุจะรวมอยู่ในระบบจำกัดน้ำหนักด้วยพารามิเตอร์ทั้งสองนี้ในทางกลับกัน ความถี่ธรรมชาติจะถูกตรวจสอบเพื่อหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อนในระบบที่มีไดนามิกสูงในระบบที่สาธารณูปโภคมีความสำคัญ พลังงานจะถูกใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการศึกษาการหาค่าเหมาะที่สุด แม้ว่า FEM จะใช้สำหรับการศึกษาเชิงวิเคราะห์ แต่ก็เห็นได้ว่าอัลกอริธึม metaheuristic เช่น อัลกอริธึมทางพันธุกรรม และอัลกอริธึมหมาป่าสีเทา19 ถูกนำมาใช้ร่วมกับวิธีนิวตันแบบคลาสสิกภายในช่วงของพารามิเตอร์บางตัวอัลกอริธึมเมตาฮิวริสติกได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของวิธีการปรับตัวตามธรรมชาติที่เข้าใกล้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในช่วงเวลาอันสั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้อิทธิพลของประชากร20,21ด้วยการกระจายประชากรแบบสุ่มในพื้นที่การค้นหา พวกเขาหลีกเลี่ยง optima ในท้องถิ่นและมุ่งสู่ global optima22ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจึงมักถูกนำมาใช้ในบริบทของปัญหาทางอุตสาหกรรมที่แท้จริง23,24
กรณีที่สำคัญสำหรับกลไกการพับที่พัฒนาขึ้นในการศึกษานี้คือ ปีกซึ่งอยู่ในตำแหน่งปิดก่อนการบิน จะเปิดในช่วงเวลาหนึ่งหลังจากออกจากท่อหลังจากนั้นองค์ประกอบล็อคจะปิดกั้นปีกดังนั้นสปริงจึงไม่ส่งผลโดยตรงต่อไดนามิกของการบินในกรณีนี้ เป้าหมายของการปรับให้เหมาะสมคือการเพิ่มพลังงานที่สะสมไว้สูงสุดเพื่อเร่งการเคลื่อนที่ของสปริงเส้นผ่านศูนย์กลางม้วน เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด จำนวนม้วน และการโก่งตัวถูกกำหนดเป็นพารามิเตอร์การปรับให้เหมาะสมเนื่องจากสปริงมีขนาดเล็ก น้ำหนักจึงไม่ถือเป็นเป้าหมายดังนั้น ชนิดวัสดุจึงถูกกำหนดเป็นแบบคงที่ขอบของความปลอดภัยสำหรับการเสียรูปทางกลถูกกำหนดให้เป็นข้อจำกัดที่สำคัญนอกจากนี้ ข้อจำกัดด้านขนาดตัวแปรยังเกี่ยวข้องกับขอบเขตของกลไกอีกด้วยเลือกวิธีเมตาฮิวริสติกของ BA เป็นวิธีการหาค่าเหมาะที่สุดBA ได้รับความนิยมจากโครงสร้างที่ยืดหยุ่นและเรียบง่าย และความก้าวหน้าในการวิจัยการหาค่าเหมาะที่สุดทางกล25ในส่วนที่สองของการศึกษา นิพจน์ทางคณิตศาสตร์โดยละเอียดจะรวมอยู่ในกรอบงานของการออกแบบพื้นฐานและการออกแบบสปริงของกลไกการพับส่วนที่สามประกอบด้วยอัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมและผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมบทที่ 4 ดำเนินการวิเคราะห์ในโปรแกรม ADAMSมีการวิเคราะห์ความเหมาะสมของสปริงก่อนการผลิตส่วนสุดท้ายประกอบด้วยผลการทดลองและภาพทดสอบผลลัพธ์ที่ได้จากการศึกษายังถูกนำมาเปรียบเทียบกับงานก่อนหน้าของผู้เขียนโดยใช้แนวทาง DOE
ปีกที่พัฒนาขึ้นในการศึกษานี้ควรพับเข้าหาพื้นผิวจรวดปีกหมุนจากตำแหน่งพับไปยังตำแหน่งกางออกด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนากลไกพิเศษขึ้นบนรูปรูปที่ 1 แสดงการกำหนดค่าแบบพับและกางออก5 ในระบบพิกัดจรวด
บนรูปภาพที่ 2 แสดงภาพตัดขวางของกลไกกลไกประกอบด้วยชิ้นส่วนเครื่องจักรกลหลายชิ้น: (1) ตัวหลัก (2) เพลาปีก (3) แบริ่ง (4) ตัวล็อค (5) บุชล็อค (6) หมุดหยุด (7) สปริงบิดและ ( 8 ) สปริงอัดเพลาปีก (2) เชื่อมต่อกับสปริงบิด (7) ผ่านปลอกล็อค (4)ทั้งสามส่วนหมุนพร้อมกันหลังจากที่จรวดทะยานขึ้นด้วยการเคลื่อนไหวแบบหมุนนี้ ปีกจะหันไปสู่ตำแหน่งสุดท้ายหลังจากนั้นพิน (6) จะถูกกระตุ้นโดยสปริงอัด (8) ซึ่งจะปิดกั้นกลไกทั้งหมดของตัวล็อค (4)5
โมดูลัสยืดหยุ่น (E) และโมดูลัสเฉือน (G) เป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญของสปริงในการศึกษานี้ เลือกใช้ลวดเหล็กสปริงคาร์บอนสูง (Music wire ASTM A228) เป็นวัสดุสปริงพารามิเตอร์อื่นๆ ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด (d) เส้นผ่านศูนย์กลางขดลวดเฉลี่ย (Dm) จำนวนคอยล์ (N) และการโก่งตัวของสปริง (xd สำหรับสปริงอัดและ θ สำหรับสปริงบิด)26พลังงานที่สะสมไว้สำหรับสปริงอัด \({(SE__{x})\) และสปริงบิด (\({SE__{\theta}\)) สามารถคำนวณได้จากสมการ(1) และ (2)26.(ค่าโมดูลัสแรงเฉือน (G) สำหรับสปริงอัดคือ 83.7E9 Pa และค่าโมดูลัสยืดหยุ่น (E) สำหรับสปริงบิดคือ 203.4E9 Pa)
ขนาดทางกลของระบบจะกำหนดข้อจำกัดทางเรขาคณิตของสปริงโดยตรงนอกจากนี้ควรคำนึงถึงเงื่อนไขที่จะวางจรวดด้วยปัจจัยเหล่านี้กำหนดขีดจำกัดของพารามิเตอร์สปริงข้อจำกัดที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือปัจจัยด้านความปลอดภัยคำจำกัดความของปัจจัยด้านความปลอดภัยได้รับการอธิบายโดยละเอียดโดย Shigley และคณะ 26ปัจจัยด้านความปลอดภัยของสปริงอัด (SFC) ถูกกำหนดให้เป็นความเค้นที่อนุญาตสูงสุดหารด้วยความเค้นตลอดความยาวต่อเนื่องSFC สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ(3), (4), (5) และ (6)26.(สำหรับวัสดุสปริงที่ใช้ในการศึกษานี้ \({S__{sy}=980 MPa\))F แทนแรงในสมการ และ KB แทนปัจจัย Bergstrasser ของ 26
ค่าความปลอดภัยด้านแรงบิดของสปริง (SFT) กำหนดให้เป็น M หารด้วย kSFT สามารถคำนวณได้จากสมการ(7), (8), (9) และ (10)26.(สำหรับสื่อที่ใช้ในการศึกษานี้ \({S__{y}=1600 \mathrm{MPa}\))ในสมการนั้น M ใช้สำหรับแรงบิด \({k}^{^{\prime}}\) ใช้สำหรับค่าคงที่สปริง (แรงบิด/การหมุน) และ Ki ใช้สำหรับแฟคเตอร์แก้ไขความเค้น
เป้าหมายหลักในการเพิ่มประสิทธิภาพในการศึกษานี้คือการเพิ่มพลังงานของสปริงให้เกิดประโยชน์สูงสุดฟังก์ชันวัตถุประสงค์ได้รับการกำหนดสูตรเพื่อค้นหา \(\overrightarrow{\{X\}}\) ที่ขยาย \(f(X)\) ให้ใหญ่สุด\({f__{1}(X)\) และ \({f__{2}(X)\) คือฟังก์ชันพลังงานของสปริงอัดและสปริงบิด ตามลำดับตัวแปรและฟังก์ชันที่คำนวณได้ที่ใช้ในการปรับให้เหมาะสมจะแสดงอยู่ในสมการต่อไปนี้
ข้อจำกัดต่างๆ ในการออกแบบสปริงแสดงไว้ในสมการต่อไปนี้สมการ (15) และ (16) แสดงถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับสปริงอัดและสปริงบิดตามลำดับในการศึกษานี้ SFC ต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 1.2 และ SFT ต้องมากกว่าหรือเท่ากับ θ26
บริติชแอร์เวย์ได้รับแรงบันดาลใจจากกลยุทธ์การค้นหาละอองเกสรของผึ้ง27ผึ้งแสวงหาโดยการส่งผู้หาอาหารไปยังทุ่งละอองเกสรที่อุดมสมบูรณ์มากขึ้น และส่งผู้หาอาหารน้อยลงไปยังทุ่งละอองเกสรที่อุดมสมบูรณ์น้อยกว่าดังนั้นประชากรผึ้งจึงได้รับประสิทธิภาพสูงสุดในทางกลับกัน ผึ้งสอดแนมยังคงมองหาพื้นที่ใหม่ที่มีละอองเรณู และหากมีพื้นที่ที่ให้ผลผลิตมากกว่าเดิม ผู้หาอาหารจำนวนมากก็จะถูกส่งไปยังพื้นที่ใหม่นี้28BA ประกอบด้วยสองส่วน: การค้นหาในท้องถิ่นและการค้นหาทั่วโลกการค้นหาในท้องถิ่นจะมองหาชุมชนอื่นๆ ที่ใกล้เคียงขั้นต่ำ (ไซต์ชั้นสูง) เช่น ผึ้ง และน้อยกว่าในไซต์อื่นๆ (ไซต์ที่ดีที่สุดหรือโดดเด่น)การค้นหาโดยพลการจะดำเนินการในส่วนการค้นหาทั่วโลก และหากพบค่าที่ดี สถานีจะถูกย้ายไปยังส่วนการค้นหาในท้องถิ่นในการวนซ้ำครั้งถัดไปอัลกอริทึมประกอบด้วยพารามิเตอร์บางอย่าง: จำนวนผึ้งลูกเสือ (n), จำนวนไซต์ค้นหาในท้องถิ่น (m), จำนวนไซต์ชั้นยอด (e), จำนวนผู้หาอาหารในไซต์ชั้นยอด (nep), จำนวนผู้หาอาหารใน พื้นที่ที่เหมาะสมที่สุดไซต์ (nsp) ขนาดพื้นที่ใกล้เคียง (ngh) และจำนวนการวนซ้ำ (I)29รหัสเทียม BA แสดงในรูปที่ 3
อัลกอริธึมพยายามทำงานระหว่าง \({g__{1}(X)\) และ \({g__{2}(X)\)จากการวนซ้ำแต่ละครั้ง จะมีการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดและรวบรวมประชากรรอบค่าเหล่านี้เพื่อพยายามให้ได้ค่าที่ดีที่สุดมีการตรวจสอบข้อจำกัดในส่วนการค้นหาในท้องถิ่นและทั่วโลกในการค้นหาในท้องถิ่น หากปัจจัยเหล่านี้เหมาะสม ระบบจะคำนวณค่าพลังงานหากค่าพลังงานใหม่มากกว่าค่าที่เหมาะสมที่สุด ให้กำหนดค่าใหม่ให้เป็นค่าที่เหมาะสมที่สุดหากค่าที่ดีที่สุดที่พบในผลการค้นหามากกว่าองค์ประกอบปัจจุบัน องค์ประกอบใหม่จะถูกรวมไว้ในคอลเลกชันบล็อกไดอะแกรมของการค้นหาในท้องถิ่นแสดงไว้ในรูปที่ 4
ประชากรเป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญใน BAจะเห็นได้จากการศึกษาก่อนหน้านี้ว่าการขยายจำนวนประชากรจะช่วยลดจำนวนการทำซ้ำที่จำเป็น และเพิ่มโอกาสในการประสบความสำเร็จอย่างไรก็ตาม จำนวนการประเมินการทำงานก็เพิ่มขึ้นเช่นกันการมีอยู่ของไซต์ชั้นยอดจำนวนมากไม่ได้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญจำนวนไซต์ชั้นยอดอาจต่ำหากไม่ใช่ 030โดยปกติขนาดของประชากรผึ้งลูกเสือ (n) จะถูกเลือกระหว่าง 30 ถึง 100 ในการศึกษานี้ มีการใช้สถานการณ์จำลองทั้ง 30 และ 50 รายการเพื่อกำหนดจำนวนที่เหมาะสม (ตารางที่ 2)พารามิเตอร์อื่นๆ จะถูกกำหนดโดยขึ้นอยู่กับจำนวนประชากรจำนวนไซต์ที่เลือก (ม.) คือ (ประมาณ) 25% ของขนาดประชากร และจำนวนไซต์ชั้นยอด (e) ในบรรดาไซต์ที่เลือกคือ 25% ของขนาดม.จำนวนผึ้งให้อาหาร (จำนวนการค้นหา) เลือกเป็น 100 ตัวสำหรับแปลงหัวกะทิ และ 30 ตัวสำหรับแปลงท้องถิ่นอื่นๆการค้นหาบริเวณใกล้เคียงเป็นแนวคิดพื้นฐานของอัลกอริธึมวิวัฒนาการทั้งหมดในการศึกษานี้ใช้วิธีการวัดเพื่อนบ้านแบบเรียววิธีนี้จะลดขนาดของพื้นที่ใกล้เคียงในอัตราที่กำหนดในระหว่างการวนซ้ำแต่ละครั้งในการทำซ้ำในอนาคต สามารถใช้ค่าย่านใกล้เคียง30 ที่น้อยลงเพื่อการค้นหาที่แม่นยำยิ่งขึ้น
สำหรับแต่ละสถานการณ์ มีการทดสอบสิบครั้งติดต่อกันเพื่อตรวจสอบความสามารถในการทำซ้ำของอัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมบนรูปรูปที่ 5 แสดงผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมของสปริงทอร์ชั่นสำหรับโครงร่างที่ 1 และในรูป6 – สำหรับโครงร่างที่ 2 ข้อมูลการทดสอบให้ไว้ในตารางที่ 3 และ 4 ด้วย (ตารางที่ประกอบด้วยผลลัพธ์ที่ได้รับสำหรับสปริงอัดอยู่ในข้อมูลเสริม S1)ประชากรผึ้งทวีความรุนแรงในการค้นหาคุณค่าที่ดีในการวนซ้ำครั้งแรกในสถานการณ์สมมติที่ 1 ผลลัพธ์ของการทดสอบบางอย่างต่ำกว่าค่าสูงสุดในสถานการณ์ที่ 2 จะเห็นได้ว่าผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมทั้งหมดเข้าใกล้ค่าสูงสุดเนื่องจากจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นและพารามิเตอร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องจะเห็นได้ว่าค่าในสถานการณ์ที่ 2 นั้นเพียงพอสำหรับอัลกอริธึม
เมื่อได้รับค่าพลังงานสูงสุดในการวนซ้ำ จะมีปัจจัยด้านความปลอดภัยมาเป็นข้อจำกัดในการศึกษาด้วยดูตารางสำหรับปัจจัยด้านความปลอดภัยค่าพลังงานที่ได้รับโดยใช้ BA จะถูกเปรียบเทียบกับค่าที่ได้รับโดยใช้วิธี 5 DOE ในตารางที่ 5 (เพื่อความสะดวกในการผลิต จำนวนรอบ (N) ของสปริงบิดคือ 4.9 แทนที่จะเป็น 4.88 และการโก่งตัว (xd ) อยู่ที่ 8 มม. แทนที่จะเป็น 7.99 มม. ในสปริงอัด) จะเห็นได้ว่า BA ดีกว่า ผลลัพธ์BA ประเมินค่าทั้งหมดผ่านการค้นหาระดับท้องถิ่นและระดับโลกวิธีนี้ทำให้เขาสามารถลองทางเลือกอื่นๆ ได้เร็วขึ้น
ในการศึกษานี้ Adams ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของกลไกปีกเป็นครั้งแรกที่อดัมส์ได้รับแบบจำลอง 3 มิติของกลไกนี้จากนั้นกำหนดสปริงด้วยพารามิเตอร์ที่เลือกไว้ในส่วนก่อนหน้านอกจากนี้ จำเป็นต้องกำหนดพารามิเตอร์อื่นๆ บางอย่างสำหรับการวิเคราะห์จริงสิ่งเหล่านี้คือพารามิเตอร์ทางกายภาพ เช่น การเชื่อมต่อ คุณสมบัติของวัสดุ หน้าสัมผัส แรงเสียดทาน และแรงโน้มถ่วงมีข้อต่อหมุนระหว่างเพลาใบมีดและลูกปืนมีข้อต่อทรงกระบอก 5-6 ข้อมีข้อต่อคงที่ 5-1 ข้อตัวเครื่องหลักทำจากวัสดุอะลูมิเนียมและยึดอยู่กับที่วัสดุส่วนที่เหลือเป็นเหล็กเลือกค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ความแข็งหน้าสัมผัส และความลึกของการเจาะของพื้นผิวเสียดสี ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุ(สแตนเลส AISI 304) ในการศึกษานี้ พารามิเตอร์วิกฤตคือเวลาเปิดของกลไกปีก ซึ่งต้องน้อยกว่า 200 มิลลิวินาทีดังนั้นควรจับตาดูเวลาเปิดของปีกในระหว่างการวิเคราะห์
จากการวิเคราะห์ของอดัมส์ เวลาเปิดของกลไกปีกคือ 74 มิลลิวินาทีผลลัพธ์ของการจำลองแบบไดนามิกตั้งแต่ 1 ถึง 4 แสดงในรูปที่ 7 รูปภาพแรกในรูป5 คือเวลาเริ่มต้นการจำลอง และปีกอยู่ในตำแหน่งรอการพับ(2) แสดงตำแหน่งของปีกหลังจาก 40ms เมื่อปีกหมุน 43 องศา(3) แสดงตำแหน่งของปีกหลังจากผ่านไป 71 มิลลิวินาทีนอกจากนี้ในภาพสุดท้าย (4) ยังแสดงจุดสิ้นสุดของการเลี้ยวปีกและตำแหน่งเปิดอีกด้วยจากการวิเคราะห์แบบไดนามิก พบว่ากลไกการเปิดปีกนั้นสั้นกว่าค่าเป้าหมาย 200 มิลลิวินาทีอย่างมากนอกจากนี้ เมื่อปรับขนาดสปริง ขีดจำกัดด้านความปลอดภัยจะถูกเลือกจากค่าสูงสุดที่แนะนำในเอกสาร
หลังจากเสร็จสิ้นการศึกษาการออกแบบ การเพิ่มประสิทธิภาพ และการจำลองทั้งหมดแล้ว ต้นแบบของกลไกก็ถูกผลิตและบูรณาการจากนั้นจึงทดสอบต้นแบบเพื่อตรวจสอบผลการจำลองขั้นแรกให้ยึดเปลือกหลักให้แน่นแล้วพับปีกจากนั้นปีกก็ถูกปลดออกจากตำแหน่งที่พับไว้และมีการสร้างวิดีโอเกี่ยวกับการหมุนของปีกจากตำแหน่งที่พับไปยังตำแหน่งที่กางออกตัวจับเวลายังใช้เพื่อวิเคราะห์เวลาระหว่างการบันทึกวิดีโอ
บนรูป8 แสดงเฟรมวิดีโอที่มีหมายเลข 1-4เฟรมหมายเลข 1 ในภาพแสดงช่วงเวลาปลดปีกที่พับไว้ช่วงเวลานี้ถือเป็นช่วงเวลาเริ่มต้นของเวลา t0เฟรมที่ 2 และ 3 แสดงตำแหน่งของปีก 40 มิลลิวินาที และ 70 มิลลิวินาที หลังจากช่วงเวลาเริ่มต้นเมื่อวิเคราะห์เฟรมที่ 3 และ 4 จะเห็นได้ว่าการเคลื่อนที่ของปีกคงที่ 90 ms หลังจาก t0 และการเปิดปีกจะเสร็จสิ้นระหว่าง 70 ถึง 90 msสถานการณ์นี้หมายความว่าทั้งการจำลองและการทดสอบต้นแบบให้เวลาการติดตั้งปีกที่เท่ากันโดยประมาณ และการออกแบบก็ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของกลไก
ในบทความนี้ สปริงบิดและสปริงอัดที่ใช้ในกลไกการพับปีกได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยใช้ BAสามารถเข้าถึงพารามิเตอร์ได้อย่างรวดเร็วด้วยการวนซ้ำเพียงไม่กี่ครั้งสปริงบิดมีพิกัดอยู่ที่ 1,075 mJ และสปริงอัดมีพิกัดอยู่ที่ 37.24 mJค่าเหล่านี้ดีกว่าการศึกษา DOE ก่อนหน้าถึง 40-50%สปริงถูกรวมเข้ากับกลไกและวิเคราะห์ในโปรแกรม ADAMSเมื่อวิเคราะห์พบว่าปีกเปิดออกภายใน 74 มิลลิวินาทีค่านี้ต่ำกว่าเป้าหมายของโครงการที่ 200 มิลลิวินาทีมากในการศึกษาทดลองครั้งต่อไป เวลาเปิดเครื่องจะวัดไว้ที่ประมาณ 90 มิลลิวินาทีความแตกต่าง 16 มิลลิวินาทีระหว่างการวิเคราะห์นี้อาจเนื่องมาจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่ได้จำลองไว้ในซอฟต์แวร์เชื่อกันว่าอัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมที่ได้รับจากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้กับการออกแบบสปริงต่างๆ ได้
วัสดุสปริงถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและไม่ได้ใช้เป็นตัวแปรในการเพิ่มประสิทธิภาพเนื่องจากมีการใช้สปริงหลายประเภทในเครื่องบินและจรวด BA จะถูกนำไปใช้ในการออกแบบสปริงประเภทอื่นๆ โดยใช้วัสดุที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้การออกแบบสปริงที่เหมาะสมที่สุดในการวิจัยในอนาคต
เราขอประกาศว่าต้นฉบับนี้เป็นต้นฉบับ ไม่เคยตีพิมพ์มาก่อน และขณะนี้ไม่ได้รับการพิจารณาให้ตีพิมพ์ในที่อื่น
ข้อมูลทั้งหมดที่สร้างหรือวิเคราะห์ในการศึกษานี้รวมอยู่ในบทความที่ตีพิมพ์นี้ [และไฟล์ข้อมูลเพิ่มเติม]
Min, Z., Kin, VK และ Richard, LJ Aircraft การปรับปรุงแนวคิด airfoil ให้ทันสมัยผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตที่รุนแรงIES J. ส่วน A อารยธรรมสารประกอบ.โครงการ.3(3), 188–195 (2010)
Sun, J. , Liu, K. และ Bhushan, B. ภาพรวมของปีกหลังของด้วง: โครงสร้าง สมบัติเชิงกล กลไก และแรงบันดาลใจทางชีวภาพเจ.เมชา.พฤติกรรม.วิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์.โรงเรียนเก่า94, 63–73 (2019)
Chen, Z., Yu, J., Zhang, A. และ Zhang, F. การออกแบบและวิเคราะห์กลไกขับเคลื่อนแบบพับสำหรับเครื่องร่อนใต้น้ำแบบไฮบริดวิศวกรรมมหาสมุทร 119, 125–134 (2016)
Kartik, HS และ Prithvi, K. การออกแบบและการวิเคราะห์กลไกการพับโคลงแนวนอนของเฮลิคอปเตอร์ภายใน เจ.อิง.ถังเก็บเทคโนโลยี(IGERT) 9(05), 110–113 (2020)
Kulunk, Z. และ Sahin, M. การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ทางกลของการออกแบบปีกจรวดแบบพับได้โดยใช้วิธีการออกแบบการทดลองเจโมเดลภายในการเพิ่มประสิทธิภาพ9(2), 108–112 (2019)
Ke, J., Wu, ZY, Liu, YS, Xiang, Z. & Hu, วิธีการออกแบบ XD, การศึกษาประสิทธิภาพ และกระบวนการผลิตของคอยล์สปริงคอมโพสิต: บทวิจารณ์เขียนสารประกอบ.252, 112747 (2020)
Taktak M., Omheni K., Alui A., Dammak F. และ Khaddar M. การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแบบไดนามิกของคอยล์สปริงรับสมัครเครื่องเสียง.77, 178–183 (2014)
Paredes, M., Sartor, M. และ Mascle, K. ขั้นตอนในการปรับการออกแบบสปริงแรงดึงให้เหมาะสมคอมพิวเตอร์.การประยุกต์ใช้วิธีการขน.โครงการ.191(8-10), 783-797 (2544)
Zebdi O., Bouhili R. และ Trochu F. การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของสปริงเกลียวคอมโพสิตโดยใช้การปรับให้เหมาะสมหลายวัตถุประสงค์เจ. ไรน์ฟ.พลาสติก.เขียน28(14), 1713–1732 (2009)
Pawart, HB และ Desale, DD เพิ่มประสิทธิภาพของคอยล์สปริงกันสะเทือนหน้ารถสามล้อกระบวนการ.ผู้ผลิต20, 428–433 (2018)
Bahshesh M. และ Bahshesh M. การเพิ่มประสิทธิภาพของคอยล์สปริงเหล็กด้วยสปริงคอมโพสิตภายในเจสหสาขาวิชาชีพวิทยาศาสตร์.โครงการ.3(6), 47–51 (2012)
เฉิน แอล. และคณะเรียนรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์หลายตัวที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพแบบคงที่และไดนามิกของคอยล์สปริงคอมโพสิตเจ.มาร์เก็ต.ถังเก็บ20, 532–550 (2022)
Frank, J. การวิเคราะห์และการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมโพสิตลานสปริง, วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐซาคราเมนโต (2020)
Gu, Z., Hou, X. และ Ye, J. วิธีการออกแบบและวิเคราะห์สปริงเกลียวแบบไม่เชิงเส้นโดยใช้วิธีการต่างๆ ร่วมกัน: การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ การสุ่มตัวอย่างแบบจำกัดไฮเปอร์คิวบ์แบบละติน และการเขียนโปรแกรมทางพันธุกรรมกระบวนการ.สถาบันขนสัตว์โครงการ.ซีเจ เมชา.โครงการ.วิทยาศาสตร์.235(22), 5917–5930 (2021)
วู, แอล, และคณะคอยล์สปริงแบบหลายเกลียวคาร์บอนไฟเบอร์แบบปรับได้: การศึกษาการออกแบบและกลไกเจ.มาร์เก็ต.ถังเก็บ9(3), 5067–5076 (2020)
Patil DS, Mangrulkar KS และ Jagtap ST การเพิ่มประสิทธิภาพน้ำหนักของสปริงขดแบบอัดภายใน เจ. อินโนเวต.ถังเก็บสหสาขาวิชาชีพ2(11), 154–164 (2016)
Rahul, MS และ Rameshkumar, K. การเพิ่มประสิทธิภาพอเนกประสงค์และการจำลองเชิงตัวเลขของคอยล์สปริงสำหรับการใช้งานในยานยนต์โรงเรียนเก่ากระบวนการวันนี้46, 4847–4853 (2021)
ไป๋ เจบี และคณะการกำหนดแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด - การออกแบบโครงสร้างลานคอมโพสิตที่เหมาะสมที่สุดโดยใช้อัลกอริทึมทางพันธุกรรมเขียนสารประกอบ.268, 113982 (2021)
Shahin, I., Dorterler, M. และ Gokche, H. การใช้วิธีเพิ่มประสิทธิภาพ灰狼 โดยอิงตามการปรับปริมาตรขั้นต่ำของการออกแบบสปริงอัดให้เหมาะสม Ghazi J. Engineering Science, 3(2), 21–27 ( 2560)
ใช่, KM, Foldy, N., Yildiz, AR, Burirat, S. และ Sait, SM Metaheuristics ใช้เอเจนต์หลายตัวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการขัดข้องภายใน J. Veh.ธ.ค.80(2–4), 223–240 (2019)
Yildyz, AR และ Erdash, MU อัลกอริธึมการหาค่าเหมาะที่สุดกลุ่ม Taguchi-salpa แบบไฮบริดใหม่สำหรับการออกแบบที่เชื่อถือได้ของปัญหาทางวิศวกรรมที่แท้จริงโรงเรียนเก่าทดสอบ.63(2), 157–162 (2021)
Yildiz BS, Foldi N., Burerat S., Yildiz AR และ Sait SM การออกแบบกลไกมือจับหุ่นยนต์ที่เชื่อถือได้โดยใช้อัลกอริธึมการหาค่าเหมาะที่สุดตั๊กแตนลูกผสมใหม่ผู้เชี่ยวชาญ.ระบบ.38(3), e12666 (2021)