RU1796922C - Способ определени сил - Google Patents

Abstract

Использование: вибрационный контроль за излучением конструкций при резонансных колебани х. Сущность изобретени : измер ют перемещение в равноудаленных точках окружных сечени х длинной оболочки, два из которых совпадают с краем оболочки, а два - отсто т от них попарно, на рассто нии 1/16 длины волны. Одновременно измер ют фазовые соотношени  этих перемещений и с помощью спектрального анализа выдел ют формы колебаний и спектральные составл ющие возбуждающих усилий, по которым определ ют силу. 1 ил.

Description

ел

С

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, обеспечивающей надежность конструкции, особенно при ее резонансных колебани х, а также вибрационный контроль за излучением таких конструкций .

Известен способ, заключающийс  в;из- мерении возбуждающих усилий и перемещений балки, который по известному из теории либо по тарировке распределению перемещений определ ет величины сил реакции заделки балки. Можно провести по крайней мере две причины, по которым на практике использование этого способа может быть исключено. Во-первых, конструкци  может в некоторых част х быть заключенной в кожухе,либо изолированной, что не позвол ет провести измерение в заданном числе точек. Во-вторых, предварительное (калибровочное) обследование балки невозможно по технологическим соображени м . Обе причины устранены в прототипе , где имеет место уменьшение используемой информации путем измерений лишь граничных перемещений и возбуждающих усилий, причем изменению в нем подвергаютс  перемещени  в четырех сечени х балки, два из которых совпадают с краем балки, а два других отсто т от них попарно на рассто нии 1/16 длины волны в осевом направлении. Основную физическую посылку известного способа можно сформулировать как аналитическое определение сил реакции по замеренным граничным перемещени м , т.е. как техническое решение, основанное на теории потенциала. На практике основными элементами корпусных конструкций нар ду с балками  вл ютс  цилиндрические оболочки колебани . Колебани  длинных оболочек (длина которых превосходит радиус не меньше, чем в 10 раз) по. осевой координате аналогично колебани м балок, но на частотах, где по вл ютс  оболочные формы колебаний, наличие

-ч ю о о

го ю

еформаций в окружном направлении делает использование способа, изложенного в прототипе, невозможном. Заметим, что баловные формы колебаний при этом могут рассчитыватьс  по способу, изложенному в прототипе, но в ограниченном частотном диапазоне. ; ;-. ..; :- - .: v . / ...: .- : Цель изобретени  - повышение эффективности .определени  силы за счет возмржн р сти о п р е дё Д е н и   . с иды1 на ; дл и иных оболочках при обрлрчёчных формах КОЛеба- НЙЙ, ,.; ;-Ч/Г: ..:. УУ .У;УуЧ;, /-V

.. . Указанна  цель;достигаетс тем, чтр в способе определени  силы з%л(6чающёме . в-приложений-к балке возбуждающих усилий и измерении.перемещений в четырех селени х балкй, два из которых совпадают;

с краем балки, адва других отсто т отДних: попарно на рассто нии 1/119:дшн1 в/рдны- в оае врм направлении; измер ют перемёщениев соответствующих окружных селени х. оболочки; в р аЁ1нЬ ал4нкых: fочках ;рднр-;..

времени о, из ме.р 1от. фазовые соотн рц ени  ;

этих перемещений и с прмощьк) спёктраль.;;

ногочанализа выдел ют: фор мы колеба.ний и

с;пе 1 т з альные; соста$  1.кэщие :вЬ бужда й ;;

щих урилий, rib которым опредёлййт емлу .;.;;

; На чертеже представлен фрагмент,обо

лШки с четырьм  окр.у кнйми ёчёни ;йй, й-:

кртор.ых измер ют перемещени ;. /. ... Приведем физичёскбе Ьбосйрёйийё ме-;,

) которое с одной;ст,орй

теорию

мую в: спрсеВе пр; отипё;а:с другой ны на:такоеолисанйё олёбаний.ободочкй

которое дл  каждой, формы колебаний сш -; дитс  к кЬлебзни й балкмн а упругом ос но- в.ании: и, позвхш ет в-оспс льз;рватьс  способом :в роответствии :.й изобретением; 1

  ; ОШсанйе спрсо опрёделенц  идпри колебани  ;баЛки по измерению ее гранич4 Hbix перемещений; известно: из прототипа..; Рассмртр.йм длинные ободочки.Дл  которых

/можно пренебречь осе выми моментами,

пренебречь вли нием, деформаций раст - женй  в Окружном н аправлен.йи на осевые тангенциальные усили , пренебречь бли - нйем/йзгйбны:х осевых деформаций на окружные моментные усили , пренебречь

коэффициентом ПуанссОна ,(.v. 1). Приведенные выше приближени   вл ютс  обычными дл  подкрепленных кольцами оболочек с отношением длины к радиусу

- 3. и Привод т к: ограничению в частот-:

а .:.-:-.:: . ::/. /. :.;- :,-..- . - . - ном диапазоне при приближении к кольце-.- . ....; С. -

вой частоте ( &к -3Ј, где Спр - скорость

..-.- .- -; 3..... .- . - - -...

продольных волн в материале).

Таким образом, дл  осуществлени  насто щего способа требуетс  следующа  последовательность действий::

1 .Измерение перемещений в равноуда- ленных точках четырех окружностё,й, два из которых расположен ы непосредствен но, на кра х оболочки (поз. 1, на фиг;1), а две другие отсто т попарно от них на 1/16 длины вОдны в осевом направлении (поз.2). Величина этой длины волны равна

-V-Я y ftA/ --- - :- - X ;::;:: rW:- -v ; S; .Vr- . где .K.I - осевое волновое число колебаний 000лОчкИ,-:} ;...:. -- ;;:/v;--/ /; :... ; 2. Выделение амплитуд поперечных Колебаний каадой моды с окружным распределением в вмде cos @й с ПР ОЩЬНЭ с.пектральногр:а.йадиза.:: ;:...; . ( ;; л . 3. Определение потенциала ФА из май-денного значени  %. ; ;-- - - : -v:V 25

::- - .ф.п

п -«йс о псшувр н, укладыеа ощцхс;Я по ::. . ркруж остй6болоч| си, ;-%: { (.-.- .- -;:;; - 30 .)енй( 7 изщих возбу кдакеде

; 5., Расчёт сОектрадь х со звл ювдмх . й /1:. :; -- 11(: п рл $р&а ём фуй1с14цйТрйнэ и.ее ;v производных, а также граничных значений 3g спёктральйых составл ющих-углов пОворо- .-.; .0; та и перемещений, при этрм при опрёдеде- ; ним сил реакции в срответсте и с насто щим изобретением берут произведу-.

4„2,

ниё a n Fn, а функци  Грина имеет вид

Фп

Ла2;п27:е|к :, ,е к2

4 D зг

КГ

+ 1

К2

,/ meD-Edarki ki{H) 45 | - нормированна  на радиус .Осева  координата. ,...; :/- /.- ,: ... /; . ;

Алгоритм расчета спектральных состав л ющих сил соответствует зависимост м,

0 приведенным в (2).

6, Определение путем суммировани  действующих граничных сил на кра х длинной оболочки:

00

п 1

FoPI а4п2

cosn© (t-1,2)

по найденным по п.5 спектральным составл ющим форм на кра х Fn и Fnp2.

С учетом ограничений на размеры оболочки и частотный диапазон молено считать, что данный способ  вл етс  наиболее простыми , возможно, единственным способом, позвол ющим по граничным замерам rfone- речных перемещений и известной возбуждающей силе определить силы реакции на кра х ободочки. При этом несущественным  вл етс  способ ее креплени  за исключением того что кра  оболочки представл к т

Фо рмула изобретени 

Способ определени  еты, заключающийс  В приложений к балке возбуждающих усилий и измерений перемещений в четырех сечени х балки, два из которых coBnja- дают с краем балки, а два других отсто т от . них: попарно на рассто нии 1 /1 б длины волны е осевом направлении о т л и чз ю щ ййг с   тем, что, сг$ёлью п ыщенийэФфектив-;

собой окружности, что в инженерной практике  вл етс  обычным.;

Практическое значение технического решени  определ етс  еще и , что оно  в  етс  одновременно способом вибрационного контрол  за излучением оболочек в низкочастотном диапазоне и способом оп- р еделени  коэффициента передачи силы при колебани х длинных оболочек.

ноети за счет возможности определени  силы на длинных оболочках при обо рчёчных формах крлебанйй, измер   ют перемещени  в cootветствующихчжружмых сечени х оболочки в равиоудаленных точках, одновременно измер ют фазовые соотношени  . Этих перемещений и с помощью слектраль- ного анализа выдел ют формы колебаний и спектральные составл ющие возбуждающих усилий, по которым определ ют силу.

.- - ... . ГГ -