Академиялык изилдөөлөр, түшүнүктүү тил

Verianla | Кыргызча академиялык изилдөөлөр жана илим

27 сентябрь 2026, Жекшемби
VERİANLAКөз карандысыз илимий басма
Менюну ачуу же жабуу
...
Башкы бет / Колдонмо илимдер / Машина илими / Аба реактивдүү токуу станогу шасси системасынын динамикалык анализи жана структуралык параметрлерин оптималдаштыруу боюнча изилдөө
Машина илими

Аба реактивдүү токуу станогу шасси системасынын динамикалык анализи жана структуралык параметрлерин оптималдаштыруу боюнча изилдөө

Бул изилдөө жогорку ылдамдыктагы аба реактивдүү токуу станокторунда шасси термелүүсүн жана чыңалуу концентрациясын изилдеп, шассинин негизги геометриялык параметрлерин оптималдаштырат.

11/08/2026  Veri Anla 56 көрүү
Аба реактивдүү токуу станогу шасси системасынын динамикалык анализи жана структуралык параметрлерин оптималдаштыруу боюнча изилдөө

Бул изилдөө, жогорку hızlı hava jetli dokuma tezgâhlarında şasi titreşimini жана gerilme yoğunlaşmasını inceleyerek şasinin негизги geometrik parametrelerini optimize etmektedir. Изилдөөчүлөр реалдуу tezgâh şasisi үстүндө modal çekiç testi жана изилдөө titreşimi өлчөөлөрү реалдууleştirmiş, өлчөнгөн динамикалык yükleri sonlu eleman analizine aktarmış жана ardından алты şasi kalınlık parametresi менен eşмаани gerilme arasındaki ilişkiyi BA-HHO-SVR негизиндеги бир vekil modelle modellemiştir. Deneylerde болжол менен 900 r/min изилдөө hızında titreşim artışının belirginleştiği, бул koşulda başlangıç modelindeki maksimum eşмаани gerilmenin 36,992 MPa болгону belirlenmiştir. BA-HHO-SVR optimizasyonundan кийин sonlu eleman ырастооsında maksimum gerilme 32,933 MPa'ya düşmüş; изилдөө bunu %10,9'luk azalma катары raporlamıştır. Бирок optimize edilmiş geometrinin акыркы ырастооsı sonlu eleman simülasyonuna dayanmaktadır; изилдөө optimize edilmiş şasinin uzun döнымдуулукli реалдуу өндүрүш шарттарыndaki dayanımını же kumaş kalitesindeki iyileşmeyi түздөн-түз test etmemiştir.

Şasi, hava jetli dokuma tezgâhının ар түрдүү hareketli mekanizmalarından булакlanan динамикалык yükleri taşıyan негизги yapısal системаdir. Изилдөөда çözgü salma bağlantı механизми, ağızlık açma механизми, bağlantı çubuğu системасы жана tefe vurma механизми başlıca titreşim булакları катары ele alınmıştır. Devir yükseldikçe төрт баалоо noktasındaki titreşim ivmesi artmış; өзгөчө arka bölümde Y yönündeki titreşim, ön bölüme ылайык дагы belirgin hâle gelmiştir.

Модель ырастооsında deney жана sonlu eleman modal жыйынтыктарı түздөн-түз салыштырылган. İlk doğal frekans simülasyonda 20,628 Hz, deneyde 18,515 Hz; ikinci doğal frekans sırasıyla 32,861 жана 29,323 Hz; üçüncü doğal frekans болсо 59,674 жана 57,571 Hz катары bulunmuştur. İlk алты modun сүрөтleri жана Modal Assurance Criterion (MAC) баалооsi, изилдөөчүлөрın kullandığı динамикалык modelin deneysel система davranışını yeterli жакынlıkla temsil ettiği sonucunu desteklemiştir.

Түркия жагынан изилдөө түздөн-түз бир жергиликтүү tezgâh же өндүрүш hattı ырастооsı değildir. Ошентсе да колдонулган ыкма; dokuma makinesi şasilerinde modal test, titreşim өлчөөü, sonlu eleman analizi жана маалымат негизиндеги parametre optimizasyonunun бирге кантип yürütülebileceğine ilişkin uygulanabilir бир mühendislik ыкмаi сунуштайт. Türkiye'deki ар түрдүү tezgâh geometrileri, колдонулган malzemeler, bağlantı rijitlikleri, изилдөө devirleri, негизги жана sönümleyici шарттары ошол эле olmayabileceğinden bildirilen optimum kalınlıkların түздөн-түз башка бир makineye aktarılması ордуна ilgili makine үстүндө yeniden өлчөө жана ырастоо yapılması керек.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмне?

Hava jetli dokuma tezgâhında жогорку өндүрүш hızına çıkıldıkça tezgâh şasisi sürekli жана karmaşık динамикалык yükler астында изилдөөktadır. Ana mil dönüşü, hava akışı değişimleri, tefe механизмиnın ileri-geri hareketi, ağızlık açma системасы жана ар түрдүү bağlantı elemanlarının hareketleri şasiye кайраlanan kuvvetler aktarmaktadır. Şasi rijitliğinin yetersiz kalması hâlinde гана titreşim seviyesi yükselmemekte; bağlantı аймакlerinde gerilme yoğunlaşması жана yapısal deformasyon да artabilmektedir.

Изилдөөnın odaklandığı boşluk, dokuma tezgâhlarındaki hareketli alt mekanizmaların dinamiğinden ziyade бүткүл tezgâhı taşıyan şasinin изилдөө шарттарыndaki динамикалык davranışının deney, sonlu eleman modeli жана optimizasyon algoritmasıyla бирге incelenmesidir.

Şasi кантип modellenmiştir?

Duvar panelleri жана kirişler SolidWorks 2022 менен modellenmiş, үч boyutlu yapı ANSYS Workbench 2022R2 orтолукına aktarılmıştır. Duvar panelleri, kirişler жана башка компонентlerde sırasıyla Q345B, HT300 жана QT500-7 malzemeleri колдонулган. Küçük жана gerilme bakımından öнымдуулукsiz bazı delikler hesaplama yükünü azaltmak amacıyla modelden çıkarılmıştır.

MalzemeElastisite modülü (GPa)Poisson катышıYoğunluk (kg/m³)
Q345B2060,307,85 × 10³
HT3001300,257,3 × 10³
QT500-71900,287,2 × 10³

Критикалык kiriş bağlantıları жана yük колдонмо noktalarında тармак boyutu 10 mm'ye kadar inceltilmiş, башка аймакlerde 15 mm колдонулган. Tetrahedral elemanlardan түзүлгөн модель болжол менен 120.000 eleman жана 250.000 түйүн камтыйт.

Sonlu eleman modeli deneyle кантип kontrol edilmiştir?

Şasinin zemine bağlanan cıvata delikleri толук kısıtlanmış жана doğal frekansları elde etmek үчүн Block Lanczos ыкмаi колдонулган. Buna paralel катары реалдуу şasi çelik бир test платформасыna cıvatalanmış жана altına реалдуу изилдөө durumunu temsil etmek amacıyla titreşim sönümleyicileri yerleştirilmiştir.

Modal deneyde PCB 086D20 darbe çekici жана PCB TLD356A16 үч eksenli ivmeölçerler колдонулган. Toplam 16 сенсор ар түрдүү өлчөө noktalarında sırayla колдонулган. Veriler LMS SCADAS Mobile SCM05 системасыyle toplanmış; örnekleme frekansı 1024 Hz, ар бир testin жазуу мөөнөтү 15–20 saniye катары belirlenmiştir. Ар бир өлчөө noktasında беш geçerli çekiç darbesi uygulanmış жана frekans cevap fonksiyonlarında doğrusal орточо колдонулган. İlk алты mod PolyMax algoritmasıyla tanımlanmıştır.

Verianla Live: Deney жана simülasyonda ilk алты doğal frekans

Таблица, sonlu eleman modal analizinden elde edilen doğal frekanslarla fiziksel çekiç testinden elde edilen frekansları karşılaştırır. Değerler изилдөөнүн Таблица 2'sinden alınmıştır; график гана бул görünür таблицаnun etkileşimli sunumudur.

ModSimülasyon frekansı (Hz)Deneysel frekans (Hz)Frekans катасы (%)Булак
1. mod20,62818,51510,2Таблица 2
2. mod32,86129,32310,7Таблица 2
3. mod59,67457,5713,5Таблица 2
4. mod61,68960,9581,2Таблица 2
5. mod64,1466,623-3,7Таблица 2
6. mod70,14780,58-12,9Таблица 2
 

Verianla Live: Görselleştirme, yukarıdaki görünür bilimsel маалымат таблицаsundan tarayıcıda oluşturulur. Таблица bilimsel булак-of-truth катары korunur.

Birinci modda yan duvarlar Y doğrultusunda salınırken üst kirişler duvarlarla ошол эле fazda hareket etmiş жана alt kirişlerde дагы кичинекей deformasyon görülmüştür. İkinci modda alt kiriş X doğrultusunda ileri-geri eğilme davranışı көрсөткөн. Üçüncü modda болсо üst жана alt kirişlerde Z yönünde düşey eğilme baskın hâle gelmiştir.

Simülasyon doğal frekanslarının ilk modlarda deneysel frekanslardan бир miktar жогорку olması изилдөөчүлөр tarafından doğrusal modelde реалдуу yapının doğrusal olmayan sönüm жана enerji kayıplarının толукamen temsil edilmemesiyle açıklanmıştır. Алты modun ката маанилери −%12,9 менен %10,7 arasındadır. Мындан тышкары MAC matrisinin köşegen elemanlarının 1'e, köşegen dışı elemanlarının болсо 0'a жакын olması deneysel жана hesaplanan mod сүрөтlerinin жогорку шайкештик gösterdiği түрүндө жоромолlanmıştır.

Изилдөө hızlandıkça titreşim кантип değişmiştir?

Изилдөө titreşimi 600–1000 r/min aralığında incelenmiştir. Төрт баалоо noktası şasinin ön-sol, ön-sağ, arka-sol жана arka-sağ аймакlerinde seçilmiş; X, Y жана Z eksenlerindeki RMS titreşim ivmeleri бааланган.

Бүткүл баалоо noktalarında devir yükseldikçe titreşim artmıştır. Изилдөөчүлөрın өзгөчө vurguladığı değişim 900 r/min civarında реалдууleşmiştir: RMS artış eğrileri бул noktadan itibaren дагы dik hâle gelmiştir. Arka tarafta Y yönlü titreşim дагы baskındır. Мисалы 1000 r/min'да arka-sol өлчөө noktasındaki Y yönlü RMS titreşim ivmesi болжол менен 8,0 m/s²'ye yaklaşmıştır. Бул маани графикten болжол менен катары belirtilen бир көлөмtür; kesin таблица мааниси катары мааниlendirilmemelidir.

Ön аймакта X жана Y yönündeki titreşimler birbirine дагы жакынken 900 r/min кийинsında X yönündeki компонент бир miktar baskın hâle gelmiştir. Изилдөөда бул durum tefe vurma механизмиnın ileri-geri hareketinden doğan atalet etkisiyle байланыштырылган.

Реалдуу titreşim өлчөөлөрү simülasyon yüküne кантип айландырылганtür?

Изилдөөnın öнымдуулукli ыкмаsel өзгөчөлүктөрдүnden biri, deneysel ivme маалыматтарынын sonlu eleman analizine түздөн-түз basit бир ivme sınır koşulu катары aktarılmaması; мурун өтө cisimli динамикалык ters çözümü аркылуу динамикалык сырткы kuvvetlere dönüştürülmesidir.

Өлчөө noktasındaki mutlak ivme менен genelleştirilmiş koordinatlar arasındaki кинымдуулукatik ilişki şöyle берилген:

\[ a_{\mathrm{meas}}(t)=J(q)\ddot{q}+\dot{J}(q,\dot{q})\dot{q} \]

Бул жерде \(a_{\mathrm{meas}}(t)\) deneyde өлчөнгөн ivmeyi, \(J(q)\) өлчөө noktasının genelleştirilmiş koordinatlara ылайык Jacobian matrisini, \(q\), \(\dot q\) жана \(\ddot q\) болсо sırasıyla genelleştirilmiş жайгашуу, hız жана ivmeyi temsil eder.

Bilinen hareket yörüngeleri колдонуу менен genelleştirilmiş ivme şu ters ilişkiyle hesaplanmıştır:

\[ \ddot q(t)=J^{+}(q)\left[a_{\mathrm{meas}}(t)-\dot J(q,\dot q)\dot q\right] \]

\(J^{+}\), Jacobian matrisinin en кичинекей kareler çözümünde колдонулган psödo-tersini temsil etmektedir.

Ardından системасыn өтө cisimli динамикалык denklemleri:

\[ M(q)\ddot q+\Phi_q^{T}\lambda = Q(q,\dot q,t)+F_{\mathrm{ext}}(t) \]

жана kısıt denklemi:

\[ \Phi(q,t)=0 \]

менен ifade edilmiştir. Бул жерде \(M(q)\) kütle matrisini, \(\Phi_q\) kısıt Jacobian'ını, \(\lambda\) kısıt reaksiyonlarını, \(Q\) Coriolis, merжолуканча, sönüm жана башка ички kuvvetleri, \(F_{\mathrm{ext}}\) болсо aranan динамикалык сырткы uyarma kuvvetini көрсөтөт.

Ошентип сырткы uyarma:

\[ F_{\mathrm{ext}}(t) = M(q)\ddot q(t)+\Phi_q^{T}\lambda-Q(q,\dot q,t) \]

түрүндө ters çözülmüş жана ilgili yatak yuvaları менен критикалык bağlantı noktalarına колдонулган. Бул hesaplamalar MATLAB R2024a orтолукında реалдууleştirilmiştir.

Gerilme жана deformasyon nerelerde yoğunlaşmıştır?

900 r/min koşulundaki динамикалык sonlu eleman çözümünde şasinin maksimum eşмаани gerilmesi 36,992 MPa катары bulunmuştur. En критикалык аймак, arka alt kiriş менен sol duvar panelinin bağlantısıdır. Изилдөө, бул аймакта bağlantı çubuğu менен kam kutusu булакlı titreşimlerin birleşmesinin mekanik yüklenmeyi artırdığını belirtmektedir.

Duvar panelindeki жогорку gerilme аймакleri өзгөчө tefe mili жайгашууlandırma delikleri менен kam kutusu чөйрөsinde oluşmuştur. Genel deformasyon davranışında şasi yanlara туура salınmış жана duvar paneli yüksekliği arttıkça deformasyon дагы belirgin hâle gelmiştir. Duvar panelindeki maksimum deformasyon üst аймакта görülmüştür.

Изилдөө hızının 600'den 1000 r/min'e çıkarılmasıyla hem maksimum gerilme hem да deformasyon yükselmiştir. Изилдөөчүлөр 900 r/min koşulunu, artış eğiminin belirginleşmesi жана doğal frekansla ilişkilendirilen titreşim davranışı nedeniyle кийинчерээкки yapısal optimizasyonun негизги изилдөө koşulu катары seçmiştir.

BA-HHO-SVR эмне үчүн колдонулган?

Şasinin ар бир olası geometrik parametre kombinasyonu үчүн кеңири динамикалык sonlu eleman analizi yapmak hesaplama açısından maliyetlidir. Изилдөөчүлөр бул nedenle алты geometrik giriş parametresi менен eşмаани gerilme arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi öğrenebilen бир vekil модель kurmuştur.

Önce Geri Yayılımlı Sinir Ağı (BPNN), Random Forest (RF) жана Destek Vektör Regresyonu (SVR) салыштырылган. Негизги моделдейт арасында SVR, test kümesinde \(R^2=0,8265\) менен en жогорку мааниси vermiştir. Ardından SVR hiperparametreleri GA, PSO, HHO жана өркүндөтүлгөн BA-HHO ыкмаleriyle optimize edilmiştir.

SVR'nin негизги regresyon ilişkisi изилдөөда:

\[ y(x)=\omega \cdot \phi(x)+b \]

катары берилген. Бул жерде \(x\) giriş değişkenlerini, \(\phi(x)\) жогорку boyutlu özellik uzayına dönüşümü, \(\omega\) ağırlık vektörünü жана \(b\) yanlılık terimini temsil eder.

SVR optimizasyonunda ката toleransı менен модель karmaşıklığı arasındaki denge ceza katсаны \(C\), epsilon toleransı \(\varepsilon\) жана çekirdek parametresi \(\gamma\) аркылуу kontrol edilmiştir.

BA-HHO кайсы değişiklikleri getirmiştir?

Өркүндөтүлгөн Harris Hawks Optimization ыкмасыnda başlangıç popülasyonunun бардык aralığa aşırı dağılmasını önlemek үчүн ilk arama aralığı жалпы aralığın %50'sine daraltılmıştır:

\[ hawks=lb+rand(0,1)\times(ub-lb)\times0.5 \]

Tek бир en iyi bireyin бүткүл popülasyonu yönlendirmesi ордуна en iyi performans gösteren bireylerin üst %30'u бир elit şahin grubu катары tutulmuştur. İterasyon ilerledikçe жергиликтүү adım көлөмү:

\[ step=0.05\left(1-\frac{iter}{max\_iter}\right) \]

жана keşif yoğunluğu:

\[ explore\_intensity = 0.3-iter\left(\frac{0.25}{max\_iter}\right) \]

менен azaltılmıştır.

Elit bireyler kendi жайгашууları чөйрөsinde ince arama yaparken normal bireyler rastgele seçilen elit çözümlere туура yönlendirilmiş; en kötü %20'lik grup болсо elit bireylerin mutasyonlu varyantlarıyla değiştirilmiştir. Amaç hem жергиликтүү optimuma erken sıkışmayı azaltmak hem да son aşamalarda hassas parametre aramasına geçmektir.

Кайсы şasi parametreleri optimize edilmiştir?

Алты geometrik değişken giriş катары seçilmiştir:

  • T1: üst arka kiriş kalınlığı,
  • T2: üst ön kiriş kalınlığı,
  • T3: alt arka kiriş kalınlığı,
  • T4: alt ön kiriş kalınlığı,
  • T5: orta destek kalınlığı,
  • T6: tefe/vuruş mili destek plakası kalınlığı.
SeviyeT1 (mm)T2 (mm)T3 (mm)T4 (mm)T5 (mm)T6 (mm)
1865,56,55015
2107,57,258,2562,517,5
31299107520
41410,510,7511,7587,522,5
5161212,513,510025

Merжолуi Bileşik Tasarım жана Varyans Şişirme Faktörü optimal дизайнı менен түзүлгөн parametre kombinasyonları ANSYS'te динамикалык катары analiz edilmiş жана karşılık келген eşмаани gerilmeler маалымат kümesine айландырылганtür. Gri ilişkisel analizde алты değişkenin толукamı eşмаани gerilmeyle жогорку байланыштуу bulunmuş жана модель girdisi катары korunmuştur.

Modelin болжол ийгиликsı ne düzeydedir?

МодельRMSER²MAE
BPNN1,15770,62440,9718
RF0,99670,72160,7861
SVR0,78670,82650,7321
GA-SVR0,71450,84490,5837
PSO-SVR0,70280,85820,5731
HHO-SVR0,54940,91540,5222
BA-HHO-SVR0,17980,99060,1419

BA-HHO-SVR, салыштырылган моделдейт арасында en жогорку R² жана en төмөн RMSE менен MAE маанилериni vermiştir. Изилдөөнүн болжол örnekleri grafiğinde болжол жана referans маанилериnin birbirine жакын seyrettiği, bildirilen ката катыштарыnın ±%2 sınırı ичинде kaldığı көрсөтүлгөн.

Бул жерде öнымдуулукli бир булак эскертүүсү vardır: жыйынтык bölümünde бул үч performans metriğinin “en жогорку маанилер” болгону yazılmıştır. Таблица 6'ya ылайык туура nicel durum, R²'nin en жогорку; ката ölçütleri RMSE жана MAE'nin болсо en төмөн olmasıdır. Бул макалада сандык таблица esas alınmış, булак ifadesi sessizce ар түрдүү бир табылгаya dönüştürülmemiştir.

Optimizasyon sonucunda кайсы geometri bulunmuştur?

МодельT1 (mm)T2 (mm)T3 (mm)T4 (mm)T5 (mm)T6 (mm)Tahmin edilen gerilme (MPa)
GA-SVR14,125510,237511,982411,543284,623724,638534,4882
PSO-SVR14,342410,452411,972511,632384,682524,655534,4224
HHO-SVR14,378210,248312,213212,742292,582624,923533,5537
BA-HHO-SVR16,154512,049312,562013,6456100,855525,110633,0248

BA-HHO-SVR'nin önerdiği parametrelerle yapılan динамикалык sonlu eleman ырастооsında maksimum eşмаани gerilme 32,933 MPa катары hesaplanmıştır. Модель болжолу 33,0248 MPa olduğundan изилдөө болжол-simülasyon айырмасыnı %0,28 катары bildirmektedir.

Ошентсе да булакta ачык бир parametre aralığı sorusu бар. Беш seviyeli дизайн таблицаsunda T1–T6 үчүн verilen en жогорку маанилер sırasıyla 16, 12, 12,5, 13,5, 100 жана 25 mm iken bildirilen BA-HHO-SVR optimum маанилериnin толукamı бул seviyelerin biraz üzerindedir. Изилдөө бул aşımın sürekli optimizasyon aralığından бы, yuvarlamadan бы yoksa башка бир sınır tanımından бы булакlandığını ayrıca açıklamamaktadır. Ошондуктан optimum parametreler изилдөөда bildirildiği түрдө korunmalı, өндүрүш дизайн sınırlarının kesin катары бул маанилери kapsadığı varsayılmamalıdır.

Verianla Live: Optimizasyon мурунsi жана кийинsı maksimum eşмаани gerilme

BA-HHO-SVR менен belirlenen geometri колдонуу менен реалдууleştirilen sonlu eleman ырастооsında maksimum eşмаани gerilme 36,992 MPa'dan 32,933 MPa'ya düşmüştür. Изилдөө бул değişimi %10,9 azalma катары raporlamaktadır.

DurumMaksimum eşмаани gerilme (MPa)ÖlçütБулак
Optimizasyon мурунsi36,992Dinamik sonlu eleman sonucuСүрөт 19 жана Bölüm 4.5.2
BA-HHO-SVR optimizasyonu кийинsı32,933Dinamik sonlu eleman ырастооsıСүрөт 19 жана Таблица 8
 

Verianla Live: Görselleştirme, yukarıdaki görünür bilimsel маалымат таблицаsundan tarayıcıda oluşturulur. Таблица bilimsel булак-of-truth катары korunur.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

  • İncelenen hava jetli dokuma tezgâhı şasisinin modal sonlu eleman modeli, fiziksel modal deneyle makul düzeyde шайкештик көрсөткөн.
  • 600–1000 r/min изилдөө aralığında devir arttıkça төрт баалоо noktasındaki titreşim seviyesi yükselmiştir.
  • İncelenen системада болжол менен 900 r/min аймакsi belirgin динамикалык tepki artışıyla байланыштырылган.
  • 900 r/min koşulunda başlangıç şasisindeki maksimum eşмаани gerilme 36,992 MPa катары hesaplanmış жана критикалык аймак arka alt kiriş-sol duvar paneli bağlantısı катары belirlenmiştir.
  • Karşılaştırılan болжол моделдейтi ичинде BA-HHO-SVR en жогорку R² жана en төмөн RMSE менен MAE маанилериni vermiştir.
  • BA-HHO-SVR geometrisinin sonlu eleman ырастооsında maksimum gerilme 32,933 MPa'ya düşmüş жана болжол менен simülasyon арасында %0,28 айырма билдирилген.

Изилдөөнүн desteklemediği же test etmediği жыйынтыктар

  • Optimum geometrinin бүткүл hava jetli dokuma tezgâhları үчүн evrensel optimum болгону gösterilmemiştir.
  • Optimize edilmiş жаңы şasi geometrisiyle uzun süreli fiziksel өндүрүш deneyi raporlanmamıştır.
  • Gerilmedeki %10,9 azalmanın түздөн-түз белгилүү бир катышда kumaş kalite artışı sağladığı текшерилген эмес.
  • Optimize edilmiş дизайнın yorulma ömrünü кайсы катышда artırdığı belirlenmemiştir.
  • BA-HHO-SVR'nin бүткүл mühendislik optimizasyon problemlerinde башка algoritmalardan üstün болгону sonucuna бул бир problemden ulaşılamaz.
  • Bildirilen geometrik optimum маанилер ар түрдүү tezgâh boyutlarına, malzemelere же изилдөө шарттарына түздөн-түз aktarılamaz.

Изилдөөнүн ыкмасы жана жыйынтыктары

Deneysel жана сандык изилдөө чынжырi

  1. Hava jetli dokuma tezgâhı şasisinin geometrik дизайнı oluşturuldu.
  2. ANSYS Workbench orтолукında болжол менен 120.000 eleman жана 250.000 түйүндүү sonlu eleman modeli kuruldu.
  3. Block Lanczos ыкмасы менен modal analiz yapıldı.
  4. Реалдуу şasi үстүндө darbe çekici жана үч eksenli ivmeölçerlerle modal deney реалдууleştirildi.
  5. İlk алты doğal frekans жана mod сүрөтleri karşılaştırıldı; MAC matrisiyle modal шайкештик мааниlendirildi.
  6. 600–1000 r/min изилдөө aralığında şasinin төрт критикалык noktasındaki titreşimler ölçüldü.
  7. Deneysel ivmeler өтө cisimli ters динамикалык hesabıyla сырткы uyarma kuvvetlerine dönüştürüldü.
  8. Бул kuvvetler sonlu eleman modeline uygulanarak gerilme жана deformasyon аймакleri belirlendi.
  9. Алты geometrik kalınlık parametresi үчүн parametrik маалымат kümesi üretildi.
  10. BPNN, RF жана SVR негизги моделдейтi karşılaştırıldı.
  11. SVR, GA, PSO, HHO жана өркүндөтүлгөн BA-HHO менен optimize edildi.
  12. BA-HHO-SVR менен minimum gerilmeyi көздөгөн parametre kombinasyonu belirlendi.
  13. Сунушталган geometri yeniden sonlu eleman динамикалык simülasyonuyla ырасталды.

Modal test parametreleri

ParametreБулакта bildirilen маани/ыкма
Darbe çekiciPCB 086D20
İvmeölçerPCB TLD356A16, үч eksenli
Sensör саны16
Veri топтоо системасыLMS SCADAS Mobile SCM05
Örnekleme frekansı1024 Hz
Test жазуу мөөнөтү15–20 s
Ар бир noktadaki geçerli darbe5
Modal tanımlamaPolyMax
Sonlu eleman modal çözücüBlock Lanczos

Изилдөө titreşimi жана критикалык durum

Titreşim testleri 600, 700, 800, 900 жана 1000 r/min изилдөө seviyelerini камтууaktadır. Devir yükseldikçe X, Y жана Z yönlerinde RMS ivme artmıştır. Arka баалоо noktalarında өзгөчө Y yönü baskın hâle gelmiş, изилдөөчүлөр болжол менен 900 r/min изилдөө аймакsini doğal frekansla байланыштуу критикалык titreşim koşulu катары мааниlendirmiştir.

900 r/min үчүн yapılan динамикалык analizde:

  • başlangıç maksimum eşмаани gerilmesi: 36,992 MPa,
  • критикалык gerilme аймакsi: arka alt kiriş-sol duvar paneli bağlantısı,
  • duvar paneli критикалык аймакleri: tefe mili жайгашууlandırma deliği жана kam kutusu чөйрөsi,
  • deformasyon davranışı: şasinin ağırlıklı катары yanal salınımı жана duvar panelinin üst bölümünde artan deformasyon.

Makine öğrenmesi маалымат yapısı

Модель girdileri алты geometrik parametreden, çıktı болсо eşмаани gerilmeden oluşmuştur. Veri kümesi rastgele %70 eğitim жана %30 test катары ayrılmıştır.

Başlangıç SVR parametreleri:

  • \(C = 2\)
  • \(\varepsilon = 0,1\)
  • \(\gamma = 0,1\)

HHO-SVR жана BA-HHO-SVR optimizasyonunda popülasyon 20, maksimum iterasyon саны 200 катары колдонулган. Optimize edilen SVR parametrelerinin aralıkları:

  • \(C: [1,500]\)
  • \(\varepsilon: [0,01;0,3]\)
  • \(\gamma: [0,001;5]\)

Модель баалоо ölçütleri

Katsayı belirleme ölçütü:

\[ R^2 = 1- \frac{\sum_i (y_i-\hat y_i)^2} {\sum_i (y_i-\bar y)^2} \]

Ortalama mutlak ката:

\[ MAE = \frac{1}{M} \sum_{i=1}^{M} |y_i-\hat y_i| \]

Kök орточо kare ката:

\[ RMSE = \sqrt{ \frac{1}{M} \sum_{i=1}^{M} (\hat y_i-y_i)^2 } \]

Бул ölçütlerde дагы жогорку \(R^2\), болжолlerin açıklanan varyans açısından дагы жогорку uyumunu; дагы төмөн MAE жана RMSE болсо сандык болжол катасыnın azalmasını ifade eder. BA-HHO-SVR үчүн булакta \(R^2=0,9906\), RMSE = 0,1798 жана MAE = 0,1419 билдирилген.

Optimum дизайнın sonlu eleman ырастооsı

Optimizasyon modeliSimülasyon мааниси (MPa)Tahmin мааниси (MPa)Hata катышı
GA-SVR34,69234,4882%0,59
PSO-SVR34,60934,4224%0,54
HHO-SVR33,17833,5537%1,1
BA-HHO-SVR32,93333,0248%0,28

Бул салыштырууда BA-HHO-SVR hem en төмөн ырасталган maksimum eşмаани gerilmeyi hem да болжол-simülasyon arasındaki en төмөн bildirilen ката катышını sağlamıştır. Başlangıç modelindeki 36,992 MPa менен karşılaştırıldığında 32,933 MPa'lık simülasyon sonucu изилдөө tarafından maksimum gerilmede %10,9 azalma катары hesaplanmıştır.

Ошентсе да ырастоо, optimize edilmiş geometri үчүн fiziksel бир прототип үстүндө yeniden yapılan uzun döнымдуулукli yükleme deneyi değildir. Son aşamadaki ырастоо динамикалык sonlu eleman hesaplamasıdır. Бул ayrım, sonucun реалдуу өндүрүш шарттарыndaki uzun döнымдуулук ишенимдүүliğinin жоромолlanmasında korunmalıdır.

Булак жана ыкма жөнүндө эскертүү

Tam оригиналдуу изилдөө adı: Study of Dynamic Analysis and Structural Parameters Optimization of the Air-Jet Loom Frame System

Авторлор: Jiacheng Zhou, Zhuo Chen, Shengli Lv, Libin Zhang, Feng Hu, Min Shen, Fei Fan, Lianqing Yu, Mingzhang Chen, Chengcheng Wang, Xiaoshuang Xiong.

Sorumlu yazar: Chengcheng Wang.

Мекемелер: Hubei Key Laboratory of Digital Textile Equipment, School of Mechanical Engineering and Automation, Wuhan Textile University, Wuhan, Çin; Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components, Wuhan University of Technology, Wuhan, Çin.

Журнал: Machines.

Басма: MDPI.

Bibliyoграфик жазуу: Machines 2026, 14, 640.

DOI: 10.3390/machines14060640.

Yayın tarihi: 1 Haziran 2026.

Булак түрү жана рецензияланганk durumu: Hakemli оригиналдуу изилдөө макалаsidir.

Расмий жарыялоо шилтемеси:https://doi.org/10.3390/machines14060640

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Каржылоо: Natural Science Foundation of Hubei Province, 2025AFB365 жана 2024AFB756; Key R&D Program of Shandong Province, 2024CXGC010215; Science and Technology Research Project of Hubei Provincial Department of Education, D20241603.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Авторлор маалыматтарыn talep üzerine sağlanabileceğini bildirmiştir.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор çıkar çatışması болбогонун beyan etmiştir.

Автордук салымдар: Jiacheng Zhou жана Zhuo Chen simülasyon жана deneylerin tasarlanması/yürütülmesi менен ilk taslağın yazımında; Shengli Lv, Libin Zhang жана Feng Hu маалымат düzenleme жана deneysel analizlerde; Min Shen, Mingzhang Chen жана Fei Fan literatür taraması жана маалымат çıkarımında тапшырма almıştır. Lianqing Yu, Chengcheng Wang жана Xiaoshuang Xiong изилдөөnın finansmanı жана deneysel ekipmanların sağlanmasına katkıda bulunmuştur. Булакта бүткүл авторлорın yayımlanan sürümü okuyup onayladığı belirtilmiştir.

Бул Verianla макалаsindeki bilimsel табылгалар, сандык маанилер, ыкма açıklamaları жана algoritma performansları incelenen булак изилдөөya dayanmaktadır. Bibliyoграфик идентификация тышкары сырткы булакlardan жаңы deneysel же bilimsel табылга eklenmemiştir.

Булак ички parametre sınırı эскертүүсү: Булактын беш seviyeli parametre таблицаsunda T1–T6 үчүн en жогорку маанилер 16, 12, 12,5, 13,5, 100 жана 25 mm'dir. Buna karşılık BA-HHO-SVR optimumu 16,1545; 12,0493; 12,5620; 13,6456; 100,8555 жана 25,1106 mm катары берилген. Булак бул кичинекей sınır aşımlarının nedenini ayrıca açıklamamaktadır. Değerler булакta bildirildiği түрдө korunmuştur.

Булак ички performans ifadesi эскертүүсү: Жыйынтык bölümünde BA-HHO-SVR үчүн R², RMSE жана MAE маанилериnin tümü “en жогорку” катары tanımlanmaktadır. Таблица 6'да R² en жогорку, RMSE жана MAE болсо салыштырылган моделдейт arasındaki en төмөн маанилерdir. Sayısal таблица менен sözlü ifade arasındaki бул ар түрдүүlık sessizce göz ardı edilmemelidir.

Негизги ыкмаsel sınır: Учурдагы şasi үчүн modal жана изилдөө titreşimi өлчөөлөрү fiziksel deneylere dayanmaktadır. Buna karşılık optimizasyonla elde edilen акыркы жаңы geometrinin gerilme ырастооsı sonlu eleman динамикалык simülasyonuyla реалдууleştirilmiştir. Изилдөө optimize edilmiş şasinin uzun döнымдуулукli fiziksel yorulma deneyi, seri өндүрүш талаа testi же түздөн-түз kumaş kalite performansı ырастооsını raporlamamaktadır.


Бөлүшүү:

Пикирлер текшерилгенден кийин жарыяланат.Пикириңиз жактыруу процессине жөнөтүлүп, ылайыктуу деп табылганда көрүнөт.

Пикир калтырыңыз

E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген

Бул сайтта кукилерге уруксат берүү тажрыйбаңызды жакшыртат. Куки саясаты