RU2531845C1 - Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations - Google Patents

Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations Download PDF

Info

Publication number
RU2531845C1
RU2531845C1 RU2013127436/28A RU2013127436A RU2531845C1 RU 2531845 C1 RU2531845 C1 RU 2531845C1 RU 2013127436/28 A RU2013127436/28 A RU 2013127436/28A RU 2013127436 A RU2013127436 A RU 2013127436A RU 2531845 C1 RU2531845 C1 RU 2531845C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oscillations
resonance
width
accelerations
displacements
Prior art date
Application number
RU2013127436/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Яковлевич Бетковский
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка"
Priority to RU2013127436/28A priority Critical patent/RU2531845C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2531845C1 publication Critical patent/RU2531845C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of experimental research of energy scattering characteristics and may be used in research of dynamic characteristics, strength and stability of structures and materials. During realisation of the method the width of resonant peaks is defined as a difference of two specific frequencies produced from crossing of resonant curves at an arbitrary height of a straight line parallel to the axis of frequencies. Further logarithmic decrements of oscillations are calculated by appropriate formulas.
EFFECT: simplified research process.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области экспериментальных исследований характеристик рассеивания энергии при колебаниях, а именно к способам определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний (комплексным частотным характеристикам), и может быть использовано при исследованиях динамических характеристик, прочности и устойчивости конструкций и материалов.The invention relates to the field of experimental studies of the characteristics of energy dissipation during vibrations, and in particular to methods for determining logarithmic decrements of vibrations by the resonance width of equally intense vibrations (complex frequency characteristics), and can be used in studies of dynamic characteristics, strength and stability of structures and materials.

С резонансным методом обычно [Г.М. Мякишев, Б.И. Рабинович «Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость», М., «Машиностроение», 1971 г., разделы 10.2, 10.3, с.319…329] связывают определение логарифмических декрементов колебаний по ширине резонансного пика на уровне вынужденных колебаний с энергии, составляющей 50% энергии колебаний при резонансе. В этом случае испытуемую конструкцию возбуждают гармонической силой (или моментом) постоянной амплитуды, изменяют частоту вынуждающей силы, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта (амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики: квадратурные и синфазные составляющие откликов), строят по этому параметру резонансные кривые H(f),) (амплитудно-частотные характеристики или составляющие комплексных откликов), находят резонансные частоты fp, как частоты, соответствующие максимумам резонансных кривых H(f), и характерные частоты f2>f1, как частоты, соответствующие точкам пересечения резонансных кривых с прямой, проведенной параллельно оси частот (оси абсцисс) на высоте, равной высоте резонансного пика Нр=H(fp), деленной на √2 (если строят амплитудные частотные характеристики) и на 2 (если строят квадратурные составляющие откликов по перемещению или ускорению или синфазные составляющие откликов по скорости). По величине характерных частот f1 и f2 находят ширину резонансного пика Δf=f2-f1 и по формуле

Figure 00000001
логарифмический декремент колебаний. Все названные признаки, кроме определения ширины резонансных пиков на фиксированной высоте (1/√2)·Нр (если строят амплитудные частотные характеристики) и (1/2)·Нр (если строят квадратурные составляющие откликов по перемещению или ускорению или синфазные составляющие откликов по скорости) для расчетов логарифмических декрементов по приведенной формуле
Figure 00000002
присутствуют в настоящем техническом решении.With the resonance method, usually [G.M. Myakishev, B.I. Rabinovich, “Dynamics of thin-walled structures with fluid-containing compartments”, Moscow, “Mashinostroenie”, 1971, sections 10.2, 10.3, p.319 ... 329] relate the definition of logarithmic decrements of vibrations along the width of the resonant peak at the level of stimulated vibrations to energy, component of 50% of the vibrational energy at resonance. In this case, the test structure is excited with a harmonic force (or moment) of constant amplitude, the frequency of the driving force is changed, one of the kinematic parameters of the test object's vibrations is measured (the amplitudes of displacements, velocities, accelerations or their complex responses: quadrature and in-phase components of the responses), build on this resonance curves H (f),) (amplitude-frequency characteristics or components of complex responses), find resonance frequencies f p as frequencies corresponding to resonance maxima of nancy curves H (f), and characteristic frequencies f 2 > f 1 , as frequencies corresponding to the points of intersection of the resonance curves with a straight line drawn parallel to the frequency axis (abscissa axis) at a height equal to the height of the resonance peak H p = H (f p ) divided by √2 (if you build the amplitude frequency characteristics) and 2 (if you build the quadrature components of the responses for displacement or acceleration or in-phase components of the responses for speed). The magnitude of the characteristic frequencies f 1 and f 2 find the width of the resonant peak Δf = f 2 -f 1 and the formula
Figure 00000001
logarithmic decrement of oscillations. All of the mentioned features, except for determining the width of the resonant peaks at a fixed height (1 / √2) · Н р (if you build the amplitude frequency characteristics) and (1/2) · Н р (if you build the quadrature components of the responses for displacement or acceleration or in-phase components speed responses) for calculating logarithmic decrements according to the above formula
Figure 00000002
are present in this technical solution.

Таким способом логарифмические декременты легко определяются, если резонансные пики хорошо выражены и достаточно далеко отстоят друг от друга. В противном случае определение логарифмических декрементов способом, принятым в качестве прототипа, затруднено, а порой и невозможно.In this way, logarithmic decrements are easily determined if the resonance peaks are well defined and far enough apart. Otherwise, the determination of logarithmic decrements by the method adopted as a prototype is difficult, and sometimes impossible.

Изобретение направлено на создание способа определения логарифмических декрементов колебаний по резонансным кривым, свободного от упомянутых ограничений.The invention is aimed at creating a method for determining the logarithmic decrements of oscillations from resonance curves, free from the mentioned restrictions.

Предлагается способ определения логарифмических декрементов колебаний, по которому гармонической силой (моментом) или ускорением платформы вибростенда постоянной амплитуды и пошагово изменяемой частотой f возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта (амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики), строят по этому параметру резонансные кривые H(f), находят резонансные частоты fp и высоты резонансных пиков Нр=H(fp), определяют характерные частоты fi(z) и f2(z)>f1(z), как частоты точек пересечения резонансной кривой и прямой, проведенной на произвольной высоте z·Hp(z<1,0-величина спада), параллельно оси абсцисс (оси частот), определяют ширину резонансного пика как разность двух характерных частот Δf(z)=f2(z)-f1(z), (Фиг.1) и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:A method is proposed for determining the logarithmic decrements of oscillations, according to which the forced vibrations of the test object are excited by a harmonic force (moment) or by accelerating the platform of a constant-amplitude vibrostand and a step-by-step frequency f, one of the kinematic parameters of the vibrations of the test object is measured (the amplitudes of displacements, velocities, accelerations or their complex responses ) build on this parameter resonance curve H (f), are resonant frequencies f p and the height of the resonance peaks p H = H (f p), determined characteristic kternye frequency f i (z) and f 2 (z)> f 1 (z), as the frequency of the intersection points of the resonance curve and the straight line drawn in an arbitrary height z · H p (z <1,0 - slump value), parallel to the axis abscissa (frequency axis), determine the width of the resonant peak as the difference of two characteristic frequencies Δf (z) = f 2 (z) -f 1 (z), (Figure 1) and the logarithmic decrements of vibrations are calculated by the formulas:

Figure 00000003
, по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;
Figure 00000003
, according to the amplitude frequency characteristics of displacements, speeds or accelerations;

Figure 00000004
по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей.
Figure 00000004
in terms of quadrature components of the complex responses of displacements or accelerations and in-phase velocity components.

Отличительными признаками изобретения являются следующие: ширину резонансных пиков Δf(z)=f2(z)-f1(z) определяют как разность двух характерных частот f1(z) и f2(z)>f1(z), полученных при пересечении резонансных кривых на произвольной высоте z·Hp (z<1,0) прямой, параллельной оси абсцисс (оси частот), и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:The distinguishing features of the invention are the following: the width of the resonant peaks Δf (z) = f 2 (z) -f 1 (z) is defined as the difference of two characteristic frequencies f 1 (z) and f 2 (z)> f 1 (z) obtained when the resonance curves intersect at an arbitrary height z · H p (z <1,0) of a straight line parallel to the abscissa axis (frequency axis), and the logarithmic decrements of vibrations are calculated by the formulas:

Figure 00000005
по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;
Figure 00000005
by amplitude frequency characteristics of displacements, speeds or accelerations;

Figure 00000006
по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей.
Figure 00000006
in terms of quadrature components of the complex responses of displacements or accelerations and in-phase velocity components.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации решений, содержащих такой признак, не обнаружено. Следовательно, можно сделать заключение о том, что предложенное решение неизвестно до настоящего уровня техники и соответствует критерию охраноспособности - «новое».As a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, solutions containing such a feature were not found. Therefore, we can conclude that the proposed solution is unknown to the present level of technology and meets the eligibility criterion - “new”.

Способ может быть осуществлен на образцах материалов, элементах конструкций, на сложных конструкциях с плотным спектром собственных частот при изгибных, крутильных или продольных колебаниях, возбуждаемых силовым или кинематическим способом, и может найти применение в машиностроении, ветроэнергетике, строительстве и т.д., где требуется определять динамические характеристики (частоты, формы и логарифмические декременты колебаний) механических конструкций, в исследовании механических свойств материалов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».The method can be implemented on samples of materials, structural elements, on complex structures with a dense spectrum of natural frequencies during bending, torsional or longitudinal vibrations excited by a force or kinematic method, and can find application in mechanical engineering, wind energy, construction, etc., where it is required to determine the dynamic characteristics (frequencies, shapes and logarithmic decrements of vibrations) of mechanical structures in the study of the mechanical properties of materials, which allows us to conclude that meeting the criterion of "industrial applicability".

Рассмотрим, например, реализацию способа при изгибных колебаниях летательного аппарата самолетного типа с подвесными двигателями под фюзеляжем. Испытания проводились системой «PRODERA». Возбуждение колебаний осуществлялось электродинамическим вибраторам 20IE 20/С. Измерения колебаний осуществлялись акселерометрами AC-565/1. Первичная информация выдавалась в виде синфазной Rn(f) и квадратурной составляющих комплексных ускорений In(f) характеристики виброускорений n(f) [g] в функции частоты/сигналов акселерометров.Consider, for example, the implementation of the method in bending vibrations of an aircraft-type aircraft with outboard engines under the fuselage. Tests were carried out by the PRODERA system. The vibrations were excited by 20IE 20 / C electrodynamic vibrators. The oscillations were measured by AC-565/1 accelerometers. Primary information was issued in the form of in-phase R n (f) and quadrature components of complex accelerations I n (f) of the acceleration characteristics n (f) [g] as a function of the frequency / signals of the accelerometers.

Результаты эксперимента представлены на графиках (Фиг.2) в виде зависимостей логарифмических декрементов колебаний δ oт степени спада z. Величины логарифмических декрементов колебаний, определенные по способу, принятому в качестве прототипа, соответствуют величине δ при z=0,5.The results of the experiment are presented in the graphs (Figure 2) in the form of dependences of the logarithmic decrements of oscillations δ from the degree of decline z. The values of the logarithmic decrement of vibrations, determined by the method adopted as a prototype, correspond to the value of δ at z = 0.5.

Claims (1)

Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний, по которому гармонической силой (моментом) или ускорением платформы вибростенда постоянной амплитуды и пошагово изменяемой частотой f возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта: амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики, строят по этому параметру резонансные кривые H(f), находят резонансные частоты fp и высоты резонансных пиков Нр=H(fp), отличающийся тем, что ширину резонансных пиков Δf(z)=f2(z)-f1(z) определяют как разность двух характерных частот f1(z) и f2(z)>f1(z), полученных при пересечении резонансных кривых на произвольной высоте z·Hp (z<1,0) прямой, параллельной оси абсцисс (оси частот), и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:
Figure 00000007
по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;
Figure 00000008
по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей. A method for determining the logarithmic decrements of oscillations by the width of the resonance of equally intense oscillations, according to which the forced vibrations of the test object are excited by harmonic force (moment) or by accelerating the platform of the vibrostand of constant amplitude and step-by-step frequency f, measure one of the kinematic parameters of the oscillations of the test object: the amplitudes of displacements, speeds, accelerations or a complex feedback build on this parameter resonance curve H (f), are resonant frequencies f p and height resonances GOVERNMENTAL peaks p H = H (f p), characterized in that the width of the resonance peaks Δf (z) = f 2 (z) -f 1 (z) is defined as the difference between two characteristic frequencies f 1 (z) and f 2 (z )> f 1 (z) obtained by crossing the resonance curves at an arbitrary height z · Hp (z <1,0) of a straight line parallel to the abscissa axis (frequency axis), and the logarithmic decrements of vibrations are calculated by the formulas:
Figure 00000007
by amplitude frequency characteristics of displacements, speeds or accelerations;
Figure 00000008
in terms of quadrature components of the complex responses of displacements or accelerations and in-phase velocity components.
RU2013127436/28A 2013-06-18 2013-06-18 Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations RU2531845C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127436/28A RU2531845C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127436/28A RU2531845C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2531845C1 true RU2531845C1 (en) 2014-10-27

Family

ID=53382125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127436/28A RU2531845C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2531845C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2086943C1 (en) * 1993-01-21 1997-08-10 Волгоградский государственный технический университет Method determining logarithmic decrement of oscillations
RU2364844C1 (en) * 2008-03-04 2009-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method for definition of resonant frequency and decrement of oscillation decay
RU2386948C2 (en) * 2008-04-07 2010-04-20 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Method for detection of attenuation decrement in contactless measurement of viscosity of high-temperature metal melts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2086943C1 (en) * 1993-01-21 1997-08-10 Волгоградский государственный технический университет Method determining logarithmic decrement of oscillations
RU2364844C1 (en) * 2008-03-04 2009-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method for definition of resonant frequency and decrement of oscillation decay
RU2386948C2 (en) * 2008-04-07 2010-04-20 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Method for detection of attenuation decrement in contactless measurement of viscosity of high-temperature metal melts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gürgen et al. Experimental investigation on vibration characteristics of shear thickening fluid filled CFRP tubes
Yan et al. Nonlinear dynamics of axially moving viscoelastic Timoshenko beam under parametric and external excitations
Anderson et al. Coupling between high-frequency modes and a low-frequency mode: Theory and experiment
Sujatha Vibration, acoustics and strain measurement: theory and experiments
RU2531845C1 (en) Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of resonance of equally intense oscillations
RU2489696C1 (en) Method for determining free frequencies and generalised masses of vibrating structures
Körük Quantification and minimization of sensor effects on modal parameters of lightweight structures
Jin et al. Theoretical calculation and experimental analysis of the rigid body modes of powertrain mounting system
Figlus et al. Comparison of the sound pressure measurement and the speed measurement of the gearbox vibrating surface
Omolofe et al. Response characteristics of a beam‐mass system with general boundary conditions under compressive axial force and accelerating masses
Wang et al. The investigation of ultrasonic energy attenuation in aqueous solutions
Uehara et al. Deformation measurement and modal identification of an extremely flexible rotor blade
RU2531844C1 (en) Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of symmetrical detune of resonance
RU2499239C1 (en) Method for experimental detection of frequencies and generalised masses of internal oscillations of tested object
RU2531843C1 (en) Method to determine single-sided logarithmic decrements of oscillations
RU2608332C1 (en) Method for dynamic testing superstructures
CN109948254A (en) One kind bridge displacement extreme value response analysis method under traveling load excitation
Dong et al. Experimental study of self-adaptive remnant vibration suppression for flexible structure with interior inlay viscous fluid unit
Şen et al. Investigation of the Effects of Polyurethane Foam Reinforcement Thickness on Modal Properties of Sandwich Beams
Olsson Methodology for analysis of vibration isolating systems
Rafiee et al. Optically-detected nonlinear oscillations of single crystal silicon MEMS accelerometers
Sun et al. Damping identification for the nonlinear stiffness structure
RU2327135C1 (en) Method of material damping properties investigation
Zhang et al. Analysis on vibration characteristics of air film damping with open boundaries
Kakar et al. Study of viscoelastic model for harmonic waves in non-homogeneous viscoelastic filaments

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160619