SU1326954A1 - Способ определени характеристик демпфирующих свойств материалов при различных частотах изгибных колебаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области исследовани  материалов при переменных нагрузках. Цель изобретени  повышение точности измерений за счет устранени  паразитных видов колебаний . Дл  этого используетс  колебательна  система, состо ща  из образца и двух инерционных грузов, св занных с возбудител ми колебаний. Собственную частоту колебательной системы измен ют, устанавлива  возбудители на различных рассто ни х от оси образца так, чтобы главна  ось инерции каждой системы, состо щей из инерционного груза и возбудителейj проходила через ее центр масс. 2 ил. (О С со IsD О) U9 сд i4

Description

Изобретение относитс  к исследовани м материалов при переменных нагрузках , а именно к способам определени  характеристик демпфирующих свойств при различных частотах изгиб- ных колебаний и может быть использовано в научно-исследовательских организаци х и на предпри ти х, занимающихс  определением характеристик рассе ни  энергии при колебани х, вопросами рассе ни  энергии в материалах с большой циклической в зкостью, например в пластмассах, вопросами рассе 

ни  энергии при малых амплитудах колебаний и т.п.

Цель изобретени  - повышение точности за счет устранени  паразитных видов колебаний.

На фиг. 1 показана схема устройства дл  осз цествлени  способа; на фиг. 2 - разрез груза,в плоскости колебаний, совпадающей с осью образца , гле О, - центр масс инерционного груза, состо щего из инерционной массы и массы установочных выступов Oj - центр масс возбудител ; Oj - точка Пересечени  главной оси инерции груза с плоскостью колебаний; 0 - точка пересечени  главной оси инерции возбудител , перпендикул рной плоскости колебаний, с продольной осью возбудител ; 0 - точка пересечени  главной оси инерции половины груза с плоскостью колебаний.

Устройство содержит колебательную систему, образуемую исследуемым образцом 1, жестко закрепленным с двух концов в инерционных грузах, состо щих из массы 2 и жестко св зан ных с ней установочных выступов 3, на которых установлены возбудители 4 колебаний с возможностью их перемещени  и последующей фиксации с помощью крепежа 5. Возбудители 4 колебаний могут быть электромагнитными (с вьщвижными полюсными наконечниками ) или других типов. С колебательной системой св зана система регистрации параметров колебаний (не показана ) . Инерционные грузы подвешены на тонких стальных нит х 6 в узлах колебаний. Другие концы нитей прикреплены к опоре.

Способ осуществл ют следующим образом.

Продольные оси возбудителей 4 ориентируют параллельно оси образца 1 и устанавливают возбудители, вьщер

10

1В

0

25

30

40

жива  какое-либо рассто ние h (фиг. 2) между их продольными ос ми и осью образца одинаковым дп  всех возбудителей, при этом балансируют колебательную систему, перемеща  возбудители колебаний вдоль оси образца до тех пор, пока главна  ось инерции системы, состо щей из груза и двух возбудителей, перпендикул рна  плоскости колебаний, не будет проходить через центр масс этой системы. Затем с помощью крепежа 5 жестко закрепл ют возбудители 4 на установочных выступах 3. Благодар  такой балансировке, произведенной дл  двух инерционных грузов, узлы колебаний практически совпадают с центрами масс соответствующих систем, кажда  из которых состоит из инерционного груза и двух влзбудителей. При включении в противофазе возбудителей 4 колебаний, наход щихс  с разных сторон образца 1, инерционные грузы 2 синхронно поворачиваютс  в противоположных направлени х вокруг узлов колебаний, что приводит к возникновению изгибных колебаний образца 1 в услови х чистого изгиба. При этом не возникают паразитные колебани  из-за практичрского отсутстви  центробежных сил, возникающих при проворачивании инерционных грузов с частотой изгибных колебаний образца.

25 Эти силы без указанной балансировки могли бы быть различными по величине или по фазе и вызывать первоначальное перемещение и подъем, центра масс колебательной системы, а также дальнейщую переориентацию этого перемещени  (боковую ма тниковую раскачку колебательной системы в поле сил т жести относительно точек подвеса на опоре). После регистрации парамет45 ров собственных изгибных колебаний - резонансных вынужденных или свободных затухающих определ ют по их значени м характеристики демпфирующих свойств материала образца, соответствующие данной частоте изгибных колебаний , напрш ер логарифмический декремент колебаний. Затем ослабл ют крепеж 5, устанавливают возбудители 4 на другом рассто нии h от оси

55 образца, балансируют каждую систему, состо ш, из инерционного груза и двух возбудителей, жестко закрепл ют возбудители, регистрируют новые параметры собственных изгибных ко50

лебаний, определ ют соответствующие характеристики демпфирующих свойств материала на другой частоте колебаний и т.д.

Рассмотрим конкретный случай балансировки дл  устройства (фиг. 1), с помощью которого осуществл ют предлагаемьй способ. В зависимости от выбранного рассто ни  h, показан ного на фиг. 2, возбудителей колебаний от оси образца устанавливают расто ние d от центра масс О, инерционного груза до перпендикул ра, восстановленного к оси образца с центра Oj масс возбудител  по формуле

, (mr-t-Zme) (тХс +2тв4бЬ) ,.ч d - - - Д1)

где d - рассто ние от центра масс О, инерционного груза до перпендикул ра, восстановленного к оси образца с центра масс 0 возбудител  масса инерционного груза, состо ща  из инерционной массы 2 и массы двух установочных выступов 3, масса одного возбудител  4 рассто ние от центра масс О, инерционного груза до его главной оси инерции О) перпендикул рной плоскости колебаний-,

рассто ние от продольной оси образца к главной оси инерции Oj половины инерционного груза, наход щейс  по одну сторону от плоскости подвеса колебательной системы-,

разность между величиной рассто ни  от торца закреп- л емой части возбудител  до центра масс 02 возбудител  и величиной рассто ни  от этого торца до главной оси инерции 04 возбудител , перпендикул рной плоскости колебаний;

рассто ние от продольной оси возбудител  до оси образца . . Если направить координатную ось ОХ с началом, например, в точке 0 вдоль оси образца, то координата центра масс системы, состо щей из

т, ™б S- с йЪ h

инерционного г руза и двух св занных с ним возбудителей будет иметь значение

m|-+2m g

(2)

Координату точки пересечени  главной оси инерции данной системы с осью ОХ можно определить по формуле

)

Ч

(3)

5 0

0

5 g

5

5

в формуле (2) и (3) обозначени  прин ты такие же, как и в формуле (1). Путем подстановки в (2) и (3) выражени  (1) и последующих алгебраических преобразований можно убедитьс , что координаты центра масс х и точки пересечени  главной оси инерции, перпендикул рной плоскости колебаний, с осью ОХ будут совпадать , т.е. Хр X, следовательно будет достигнута балансировка системы .

Таким образом, благодар  возможности измен ть распределение масс в системе, состо щей из инерционного , груза и двух возбудителей, по ука- занной зависимости (1) добиваютс  при перемещени х возбудителей, чтобы главна  ось инерции этой системы, перпендикул рна  плоскости колебаний, проходила через центр масс системы. При этом узлы колебаний практически будут совпадать с центрами масс рассмотренных систем, а, следовательно, будет исключатьс  разброс в величинах рассто ний между узлом колебаний и центром масс каждой системы. Вследствие этого будут устран тьс  паразитные виды колебаний типа боковой ма тниковой раскачки колебательной системы относительно точек ее подвеса на опоре. Паразитные виды колебаний привод т к получению завьшен- ных значений декремента колебаний по сравнению с действительными, поскольку часть запасенной энергии упругого изгиба образца при его колебани х расходуетс  на первоначальное перемещение и подъем центра масс колебательной системы в поле сил т жести , а также на дальнейщую переориентацию этого перемещени . Сведение рассто ний между узлами колебаний системы тел и их центрами масс к нулю автоматически устран ет возникновение неравных по величине или по фазе центробежных сип от проворачивани  инерционных грузов вокруг узлов колебаний.

Фор м У л а из о б р е т е ни  

Способ определени  харак теристик демпфирующих свойств материалов при различных Частотах изгибнцх колебаний , закдпочакпцийс  в том, что образец из испытуемого материала в виде стержн  жестко закрепл; ют с двух концов в инерционных грузах, св зьгаа- ют инерционные грузы с возбудител ми колебаний, подвешивают полученную колебательную систему в узлах колебаний на нит х, возбу ают в ней

резонансные изгибные колебани , измен ют собственную частоту колебательной системы, регистрируют на каждой частоте .параметры собственных колебаний , по которым определ ют характеристики демпфируюпцос свойств, от-личающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет устранени  .паразитных видов колебаний , собственную частоту колебательной системы измен ют путем установки возбудителей симметрично на различных рассто ни х от оси образца, колебательную систему балансируют, передвига  возбудители параллельно оси образца до совмещени  центра масс каждой системы, состо щей из инерционного груза и св занных с ним возбудителей, с главной осью инерции зтой системы, перпендикул рной плоскости колебаний.

Фиш, 1

Редактор Ю.Середа

Составитель В.Крутин Техред И.Попович

Закйэ 3274/38Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг.2

Корректор Т.Колб

Claims (1)

1. Фор му л а из о бр ет е ни я »0

   Способ определения харак теристик демпфирующих свойств материалов при различных частотах изгибных колебаний, заключающийся в том, что образец из испытуемого материала в виде стержня жестко закрепляют с двух концов в инерционных грузах, связывают инерционные грузы с возбудителями колебаний, подвешивают полученную колебательную систему в узлах коле- 20 баний на нитях, возбуудают в ней резонансные изгибкие колебания, изменяют собственную частоту колебательной системы, регистрируют на каждой частоте параметры собственных колебаний, по которым определяют характеристики демпфирующих свойств, от-пинающийся тем, что, с целью повышения точности за счёт устранения паразитных видов колебаний, собственную частоту колебательной системы изменяют путем установки возбудителей симметрично на различных расстояниях от оси образца, колебательную систему балансируют, передвигая возбудители параллельно оси образца до совмещения центра масс каждой системы, состоящей из инерционного груза и связанных с ним возбудителей, с главной осью инерции этой системы, перпендикулярной плоскости колебаний.

   Φι/f. 1