RU2715222C1 - Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины - Google Patents
Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715222C1 RU2715222C1 RU2019103387A RU2019103387A RU2715222C1 RU 2715222 C1 RU2715222 C1 RU 2715222C1 RU 2019103387 A RU2019103387 A RU 2019103387A RU 2019103387 A RU2019103387 A RU 2019103387A RU 2715222 C1 RU2715222 C1 RU 2715222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- frequency
- oscillations
- vibrations
- excited
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области определения упругих инерционных и диссипативных свойств образцов из твердых материалов и может быть использовано при исследовании их физико-механических свойств. При осуществлении способа возбуждают колебания образца гармоническим воздействием в диапазоне низших и средних частот, регистрируют амплитудно-частотные характеристики образцов и выявляют их спектр колебаний, на заданной частоте возбуждаются гармонические колебания образца и регистрируется кривая затухающих колебаний, цифровая обработка этой кривой позволяет определить амплитудные значения виброперемещений (Ai) и декремент колебаний
Description
Изобретение относится к области определения упругих, инерционных и диссипативных свойств древесины и может быть использовано при исследовании их физико-механических свойств. В частности, для определения модуля упругости.
Известен способ определения декремента колебаний, заключающийся в анализе свободных затухающих изгибных колебаний образцов (SU 1179159). Установка должна включать два идентичных клиновидных образца с наклеенными на них тензодатчиками и одинаково закрепленных на станине. Возбуждаются свободные колебаний в одном образце, через общую станину они передаются на другой и в момент времени, когда размах колебаний у образцов становится одинаковым, производятся измерения декремента колебаний. К недостаткам данного подхода следует отнести сложность постановки эксперимента: наличие одинаковых образцов, идентичность их закрепления, места наклейки датчиков, а также приближенность выводов о равенстве поглощенной и трансформированной энергии колебаний и соответственно результата измерений.
Известна установка для определения декремента колебаний материала при изгибных колебаниях (SU 457010). Установка содержит два свободно подвешенных груза, к которым крепится исследуемый образец, зеркало, закрепленное на одном из грузов в узле колебаний, источник света и систему регистрации отраженного луча. С целью повышения точности, установка снабжена закрепленным на другом грузе в узле колебаний дополнительным зеркалом, установленным параллельно первому. В системе регистрации отраженного луча помещен вращающийся барабан с фотобумагой, на которой фиксируется колебательный процесс в виде виброграммы. К недостаткам такого похода следует отнести высокую сложность и трудоемкость организации исследований, а также низкую точность, связанную с использованием устаревших аналитических приборов.
Известен способ (RU 2408861) определения коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале, заключающийся в том, что его можно определить для материалов, имеющих модуль упругости существенно ниже, чем у стали (пластмассы, резины, дерево, горные породы). Способ состоит в следующем: боек подвешивают на нерастяжимую нить в виде физического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего он соударяется с исследуемым образцом, совершая виброударный процесс, а наблюдатель визуально фиксирует углы отклонения оси маятника. На основании величины углов отклонения рассчитывается коэффициента внутреннего рассеяния энергии. К недостаткам подхода следует отнести ограниченность использования по материалам и невысокую точность.
Известно устройство (RU 45525 U1) для определения спектра частот собственных резонансных колебаний объекта. Оно включает источник электрических колебаний, преобразователь электрических колебаний в механические, приемник - преобразователь механических колебаний в электрические и измеритель параметров колебаний. При этом источник электрических колебаний выполнен в виде генератора шума. Исследуемый объект подвешивается на двух нитях. Генератор шумов подает электрический шумовой сигнал на преобразователь электрических колебаний в механические по нити к объекту. Объект начинает совершать колебания со всеми частотами, содержащимися в электрическом шумовом сигнале, передавая через другую нить механические колебания к приемнику - преобразователю механических колебаний в электрические. Электрический сигнал от приемника - преобразователя поступает в измеритель параметров колебаний, который из всего спектра частот выделяет собственные резонансные частоты объекта и определяет параметры затухания колебаний. Несомненным достоинством этого подхода является простота выявления частотного спектра, однако, выявление параметров затухания не соответствует традиционным подходам [1, 2]. Согласно [2] для измерения параметров затухания необходимо исследование колебаний механической системы (образца) по одной из собственных форм, а в данном случае образец совершает полигармонические колебания и получаемые результаты, соответственно, не могут считаться достоверными.
Известен способ (RU 2086943 С1) определения логарифмического декремента колебаний, по которому возбуждают резонансные колебания исследуемого объекта при постоянной амплитуде вынуждающей силы и регистрируют резонансную частоту ƒr и амплитуду a(ƒr) резонансных колебаний, затем производят расстройку резонанса путем изменения частоты вынуждающей силы, регистрируют амплитуду a(ƒ1) и соответствующую ей частоту колебаний ƒ1. Логарифмический декремент определялся по формуле
Известен аналогичный способ (RU 2531844 С1) определения логарифмических декрементов колебаний по ширине симметричной расстройки резонанса. Он отличается от (RU 2086943 С1) тем, что в качестве измеряемых параметров могут использоваться не только виброперемещения, но также виброскорости и виброускорения или квадратурные составляющие частотных характеристик перемещений, ускорений или синфазных составляющих частотных характеристик скоростей на резонансных частотах. Общими недостатками указанных подходов является высокая сложность и трудоемкость подобных исследований, связанных с необходимость использования вибростенда и специального лабораторного оборудования. Следует отметить также невозможность определения логарифмического декремента для того или иного материала, а только для конкретной конструкции или его элемента с учетом рассеяния энергии колебаний в наложенных на конструкцию связях.
Технический результат способа определения упруго-диссипативных характеристик древесины - это возможность определения декремента для любой собственной частоты исследуемого диапазона низших и средних частот и применение для широкого спектра твердых материалов. Результат достигается возбуждением колебаний образца гармоническим воздействием в диапазоне низших и средних частот и последующей регистрацией амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), по которой выявляют спектр колебаний образца. На заданной собственной частоте спектра возбуждаются установившиеся гармонические колебания, и регистрируется кривая затухающих колебаний. Цифровая обработка этой кривой позволяет определить амплитудные значения виброперемещений (Ai) и декремент колебаний для выбранной собственной частоты.
На рис. 1 представлена установка для определения упруго-диссипативных характеристик материалов. Реализация точечного крепления образца. На рис. 2 - установка для определения упруго-диссипативных характеристик материалов. Реализация консольного крепления образца. На Рис. 3 - затухающие свободные колебания образца.
Разработанная установка отличается доступностью для широкого круга исследователей и простотой реализации экспериментов, поскольку для ее реализации не требуется дорогостоящего лабораторного оборудования, достаточно наличия персонального компьютера снабженного полнодуплексной звуковой платой и специально изготовленного образца 1 в виде стержня диаметром 2-5 мм, длиной 50-350 мм. Кроме того, установка позволяет осуществлять исследования характеристик рассеяния энергии в широком частотном диапазоне. Для этого размеры образца, граничные условия можно менять в зависимости от номера исследуемой спектральной составляющей АЧХ. На образце закрепляется насадка 2 из «мягкой» стали с внутренним диаметром, подогнанным по диаметру образца. Торцы образца точечно фиксируются в станине прибора с помощью зажимов 3. (Зажимное приспособление при необходимости анализа влияния граничных условий или исследуемой частоты колебаний можно изменить). На электромагнитный вибратор 4 подается гармонический сигнал с выхода полнодуплексной звуковой платы персонального компьютера (ПК) 5. Определение спектра колебаний ведется путем плавного изменения частоты, подаваемой с генератора звука на вибратор 4, возбуждающий изгибные колебания исследуемого образца 1 посредством насадки 2. Снятый электромагнитным датчиком 6 сигнал поступает на вход полнодуплексной звуковой платы ПК 5 и проводится обработка данных посредством специальной программы. На экран монитора 7 выводится амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) образца. Анализ АЧХ позволяет определить спектр колебаний данного образца. На электромагнитный вибратор 4 подается гармонический сигнал заданной частоты (соответствующей исследуемой спектральной составляющей) с выхода полно дуплексной звуковой платы ПК 5. Таким образом, возбуждаются установившиеся механические колебания образца, затем прекращаем подачу сигнала и образец переходит в режим затухающих колебаний. Снятый электромагнитным датчиком 6 сигнал поступает на вход полнодуплексной звуковой платы ПК 5 и проводится обработка данных посредством специальной программы. На экран монитора 7 выводится кривая затухающих колебаний образца (рис. 3). Анализ затухающих колебаний позволяет определить амплитудные значения виброперемещений (Ai) и декремент колебаний для j-ой собственной частоты [1, 2].
С целью исследования потерь энергии в опорах или невозможности реализации точечного крепления образца можно изменять граничные условия (схему закрепления образца) и повторить представленный выше алгоритм. На рис. 2 представлен образец, один конец которого защемлен с помощью специального зажимного устройства, а на другом конце закреплена насадка 2 из «мягкой» стали с внутренним диаметром, подогнанным по диаметру образца.
Данный способ реализован в лабораторных условиях. В качестве испытуемых образцов использовались цилиндрические образцы из древесины различных пород и некоторых пластмасс (оргстекло, текстолит, полистирол и др.). Сравнение экспериментально полученных логарифмических декрементов со значениями логарифмических декрементов, полученным по литературным данным, подтвердило достоверность получаемых при осуществлении изобретения результатов.
Литература
1. Вибрации в технике: Справочник в 6 т./ Колебания линейных систем/ Под редакцией Болотина В.В. - М.: Машиностроение, 1978. - Т. 1. - 352 с.
2. Курс теоретической механики: Учебник для вузов/ В.И. Дронг, В.В. Дубинин, М.М. Ильин и др.; Под общ. ред. К.С. Колесникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 736 с.
Claims (1)
- Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины, по которому возбуждают колебания образца гармоническим воздействием в диапазоне низших и средних частот, регистрируют амплитудно-частотные характеристики образцов и выявляют их спектр колебаний, на заданной частоте возбуждаются гармонические колебания образца и регистрируется кривая затухающих колебаний, цифровая обработка этой кривой позволяет определить амплитудные значения виброперемещений (Ai) и декремент колебаний для j-й собственной частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103387A RU2715222C1 (ru) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103387A RU2715222C1 (ru) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715222C1 true RU2715222C1 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69631007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103387A RU2715222C1 (ru) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715222C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3620069A (en) * | 1969-01-24 | 1971-11-16 | Nasa | Method and apparatus for measuring the damping characteristics of a structure |
RU2016386C1 (ru) * | 1991-02-04 | 1994-07-15 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Способ испытаний амортизированных изделий на сейсмостойкость |
RU2086943C1 (ru) * | 1993-01-21 | 1997-08-10 | Волгоградский государственный технический университет | Способ определения логарифмического декремента колебаний |
RU2005104090A (ru) * | 2005-02-16 | 2006-08-10 | Александр Александрович Титов (RU) | Способ концентрации и аккумуляции электромагнитной энергии в плазме среды |
RU2292026C1 (ru) * | 2005-05-30 | 2007-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Способ определения динамических характеристик механической системы |
RU2397487C1 (ru) * | 2009-04-10 | 2010-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы |
RU2456438C2 (ru) * | 2010-07-21 | 2012-07-20 | Эдуард Афанасьевич Буторин | Способ увеличения амплитуды волнового воздействия на продуктивные пласты |
RU2531844C1 (ru) * | 2013-06-18 | 2014-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине симметричной расстройки резонанса |
-
2019
- 2019-02-07 RU RU2019103387A patent/RU2715222C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3620069A (en) * | 1969-01-24 | 1971-11-16 | Nasa | Method and apparatus for measuring the damping characteristics of a structure |
RU2016386C1 (ru) * | 1991-02-04 | 1994-07-15 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Способ испытаний амортизированных изделий на сейсмостойкость |
RU2086943C1 (ru) * | 1993-01-21 | 1997-08-10 | Волгоградский государственный технический университет | Способ определения логарифмического декремента колебаний |
RU2005104090A (ru) * | 2005-02-16 | 2006-08-10 | Александр Александрович Титов (RU) | Способ концентрации и аккумуляции электромагнитной энергии в плазме среды |
RU2292026C1 (ru) * | 2005-05-30 | 2007-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Способ определения динамических характеристик механической системы |
RU2397487C1 (ru) * | 2009-04-10 | 2010-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы |
RU2456438C2 (ru) * | 2010-07-21 | 2012-07-20 | Эдуард Афанасьевич Буторин | Способ увеличения амплитуды волнового воздействия на продуктивные пласты |
RU2531844C1 (ru) * | 2013-06-18 | 2014-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине симметричной расстройки резонанса |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СТ ЦКБА 080-2015 Арматура трубопроводная. Методика проведения испытаний на сейсмостойкость. Введена в действие 15.12.2015. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Brocanelli et al. | Measurement of low-strain material damping and wave velocity with bender elements in the frequency domain | |
RU2596239C1 (ru) | Способ виброакустических испытаний образцов и моделей | |
RU2558679C1 (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов и моделей | |
RU2603787C1 (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов и моделей | |
Wesolowski et al. | Air damping influence on dynamic parameters of laminated composite plates | |
EP0501976A1 (en) | RHEOMETER. | |
Hamburger | Mechanics of Elastic Performance of Textile Materials: II. the Application of Sonic Techniques to the Investigation of the Effect of Visco-Elastic Behavior upon Stress-Strain Relationships in Certain High Polymers t | |
US3224253A (en) | Measurement of the dynamic reactance properties of structures | |
US6526835B1 (en) | Apparatus and method for characterizing physical properties of a test piece | |
US5672829A (en) | Calculating damping for belts | |
RU2715222C1 (ru) | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины | |
Lee et al. | Experimental cross verification of damping in three metals: The internal damping of aluminum, steel and brass in longitudinal vibration was measured using five techniques and theories to verify the easier technique | |
RU2086943C1 (ru) | Способ определения логарифмического декремента колебаний | |
Wei et al. | Complex Young's modulus measurement by incident wave extracting in a thin resonant bar | |
RU2628737C1 (ru) | Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов | |
Le et al. | Design and optimization of medium-high frequency FBG acceleration sensor based on symmetry flexible hinge structure | |
Stahle et al. | Ground vibration testing of complex structures | |
US20070151341A1 (en) | Device and method for measuring flexural damping of fibres | |
RU2531844C1 (ru) | Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине симметричной расстройки резонанса | |
Valtorta et al. | A new method for measuring damping in flexural vibration of thin fibers | |
Wang et al. | Study on monitoring and estimating soil physical properties using piezoceramic transducer | |
Pereira | A Flexible Calibration Solution for Industrial Vibrations Measurement Systems | |
Dean et al. | Aspects of modulus measurement | |
Jimeno‐Fernandez et al. | Resonance decomposition for the vibratory response of a viscoelastic rod | |
Ionascu et al. | Modelling of material properties for MEMS structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210208 |