Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Д1ЩАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ С ВНУТРЕННИМ ТРЕНИЕМ, НАПРИМЕР ПАССИКОВ И МАГНИТНЫХ ЛЕНТ, содержащее блок задания величины растягивающего усилия, соединенный с подвижным и неподвижным зажимами для установки образца исследуемого материала, а также инерционньй элемент , блок отображения информации, блок измерения деформации образца, связанный с подвижным Зажимом, и связанный с инерционнь{м элементом датчик колебаний, подключенньй к входу усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения динамических характеристик материалов при расширении диапазона статических и динамических нагрузок, в него введены формирователь параметров импульсной переходной характеристики, блок сопряжения, вычислитель, первый и второй режимные переключатели , арретир, блок измерения нат ения образца, датчик начальных отклонений , блок установки начальньи отклонений и задатчик начальных отклонений , при этом усилитель подключен через формирователь к первому входу блока сопряжения, первый режимный переключатель - к арретиру, соединенному с подвижным зажимом, . т первьй выход датчика начальных отклонений подключен через последовательно соединенные блок установки начальных отклонений и второй режимный переключатель к задатчику начальных отклонений, связанному с инерционным элементом, соединенным сд с датчиком начальных отклонений, Ь второй выход которого подключен к Од второму входу блока сопряжения, СП третий вход которого соединен с вы ходом блока измерения деформации, четвертый вход - с выходом блока измерения натяжения, а выход блока сопряжения через вычислитель - к блоку отображения информации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I 1) 4(5!) G 11 В 27/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° (21) 3693991/24-10 (22) 26.01.84 (46) 15.04.85. Бюл. 1(14 (72) Г.В.Нежданов, Л.Б.Богатин, А.Б.Иванов, А.К.Явленский и К.Н.Явленский (7!) Ленинградский институт авиацион- . ного приборостроения (53) 681.846.73(088.8) (56) 1. Ленк А. Злектромеханические системы. M., "Мир", 1978, с. 56.

2, Нагиневичене Л.С., Нагиневичюс В.А. Деформативные свойства магнитных лент во времени. — Научные труды вузов Лит. ССР, "Вибротехника", 2(23), 1974, с. 21-26 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ С ВНУТРЕННИМ ТРЕНИЕМ, НАПРИМЕР ПАССИКОВ И МАГНИТНЫХ ЛЕНТ, содержащее блок задания величины растягивающего усилия, соединенный с подвижным и неподвижным зажимами для установки образца исследуемого материала, а также инерционный элемент, блок отображения информации, блок измерения деформации образца, связанный с подвижным зажимом, и связанный с инерционным элементом датчик колебаний, подключенньй к входу усилителя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения динамических характеристик материалов при расширении диапазона статических и динамических нагрузок, в него введены формирователь параметров импульсной переходной характеристики, блок сопряжения, вычислитель, первый и второй режимные переключатели, арретир, блок измерения натяжения образца, датчик начальных отклонений, блок установки начальных отклонений и задатчик начальных отклонений,при этом усилитель подключен через формирователь к первому входу блока сопряжения, первый режимный переключатель — к арретиру, соединенному с подвижнйм зажимом,: первьй выход датчика начальных отклонений подключен через последовательно соединенные блок установки начальных отклонений и второй режимный переключатель к задатчику начальных отклонений, связанному с инерционным элементом, соединенным с датчиком начальных отклонений, второй выход которого подключен к второму входу блока сопряжения, третий вход которого соединен с выходом блока измерения деформации, четвертый вход — с выходом блока измерения натяжения, а выход блока сопряжения через вычислитель — к блоку отображения информации.

1150659

Изобретение относится к технике магнитной записи, а именно к измерению динамических характеристик пассиков и магнитных лент.

Известно устройство для исследо- 5 вания динамических характеристик вязкоупругого материала, содержащее два зажима для закрепления образца исследуемого материала, датчик колебаний, усилитель и блок отображения информации, при этом один из зажимов связан с инерционным элементом, а второй — с электродинамическим возбудителем колебаний. Устройство позволяет оценить модуль упругости и IS коэффициент потерь вязкоупругого материала 513.

Недостаток известного устройства— невысокая точность измерения, которая обусловлена несовпадением экспе- 20 риментально получаемой зависимости параметров затухания с реальной зависимостью из-за поддержания амплитуды входного ускорения в устройстве при снятии амплитудно-частотной 2S характеристики постоянной. Поскольку в реальных системах с внутренним трением поглощение зависит от амплитуды перемещения, в результате испытаний имеет место искажение действи- Зб тельной зависимости поглощения от частоты.

Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее блок задания величины растягивающего усилия, соединенный с подвижным и неподвижным зажимами для установки образца исследуемого материала, а также инерционный элемент, блок отображения информации, блок измерения деформации образца, связанный с подвижным зажимом, и связанный с инерционным элементом датчик колебаний, подключенный к входу усилителя. Это устройство поз" воляет исследовать деформативные свойства материала нагруженных магнитных лент L23.

К недостаткам этого устройства относятся невозможность получения количественных характеристик внутреннего трения в материале испытуемого образца из-за отсутствия в устройст- 55 ве режима свободных затухающих колебаний и большая погрешность измерений вследствие влияния на результаты измерений случайных флуктуаций

„условий проведения эксперимента и изменений ненаблюдаемой остаточной деформации.

Цель изобретения — повышение точности определения динамических характеристик материалов при расширении диапазона статических и динамических нагрузок.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее блок задания величины растягивающего усилия, соединенный с подвижным и неподвижным зажимами для установки образца исследуемого материала, а также инерционный элемент, блок отображения информации, блок измерения деформации образца, связанный с подвижным зажимом, и связанный с инерционным элементом датчик колебаний, подключенный к входу усилителя, введены формирователь параметров импульсной переходной характеристики, блок сопряжения, вычислитель, первый и второй режимные переключатели, арретир, блок измерения натяжения образца, датчик начальных отклонений, блок установки начальных отклонений и задатчик начальных отклонений, при этом усилитель подключен через формирователь к первому входу блока сопряжения, первый режимный переключатель — к арретиру, соединенному с подвижным зажимом, первый выход датчика начальных отклонений подключен через последовательно соединенные блок установки начальных отклонений и второй режимный переключатель к задатчику начальных отклонений, связанному с инерционным элементом, соединенным с датчиком начальных отклонений, второй выход которого подключен к второму входу блока сопряжения, тре. тий вход которого соединен с выходом блока измерения деформации, четвертый вход — с выходом блока . измерения натяжения, а выход блока сопряжения через вычислитель — к блоку отображения информации.

Введение в известное устройство перечисленных узлов обеспечит высокую достоверность и воспроизводимость результатов измерений, увели/ чит точность и быстродействие оценки нелинейных составляющих вязкоупругих сил, позволит провести распознавание отдельных их составляюSO

3 1150 щих в широком диапазоне статических и динамических нагрузок, автоматизи", ровать процесс вычисления динамических характеристик определения нелинейной зависимости параметров внутреннего трения от амплитуды колебаний, величины входного воздействия и конструктивных параметров лентопротяжного механизма.

На фиг. представлена функцио- !О нальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — его структурная схема, на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для исследования динамических характеристик материала с внутренним трением образца 1 содержит подвижный зажим 2 и неподвижный зажим 3 для установки образца, блок

4 измерения натяжения, арретир 5, 2о подключенный к первому режимному переключателю 6, блок 7 задания величины растягивающего усилия, блок 8 измерения деформации образца, инерционный элемент 9, закрепляемый на образце 1 исследуемого материала на одинаковом расстоянии от зажимов 2 и 3, датчик 10 начальных отклонений, блок 11 установки начальных отклонений, второй режимный переключатель

12, задатчик 13 начальных отклонений, датчик 14 колебаний, усилитель

15, формирователь 16 параметров импульсной переходной характеристики, блок 17 сопряжения, подключенный вы- 35 ходом через вычислитель 18 к блоку

19 отображения информации.

Блок 4 измерения натяжения состоит из чувствительного элемента 20, преобразователя 21 и усилителя 22.

Блок 7 задания величины растягивающего усилия состоит иэ основания

23, стойки 24, узла 25 грубой установки величины растягивающего усилия и узла 26 точной установки величины растягивающего усилия.

Блок 8 измерения деформации образца состоит из чувствительного элемента 27, преобразователя 28 и усилителя 29.

Блок 11 установки начальных отклонений состоит из схемы 30 сравнения, реостатного делителя 31 и регулируемого источника 32 питания.

Формирователь 16 параметров им- 55 пульсной переходной характеристики состоит из детектора 33 моментов перехода через нуль, дифференциатора

659 4

34, преобразователя 35 частота-напряжение, формирователя 36 экстремумов и схемы 37 выборки-хранения.

Образец исследуемого материала связан с чувствительным элементом

20 блока 4 измерения натяжения. Арретир 5 механически связан с подвижным зажимом 2 и подключен к первому режимному переключателю 6, Датчик 10 начальных отклонений подключен к инерционному элементу 9 и соединен одним из своих выходов с одним из .входов схемы 30 блока 11 уста- новки начальных отклонений. Выход регулируемого источника 32 питания, . являющийся выходом блока 11, через второй режимный переключатель 12 подключен к задатчику 13 начальных отклонений, связанному с инерционным элементом 9, подключенным одним из выходов к датчику 10, а другим выходом через последовательно соединенные датчик 14 колебаний, усилитель 15, формирователь 16 к первому входу блока 17 сопряжения, к второму входу которого подключен второй выход датчика 10 начальных отклонений, к третьему входу-выход блока

8 измерения деформаций образца, а к четвертому входу — выход блока 4 измерения натяжения. Зажимы 2 и 3 выполнены с возможностью регулировки усилия захвата. Чувствительный элемент 20 выполнен в виде датчика струнных колебаний. Арретир 5 представляет собой электромагнитную муфту с большим удерживающим усилием. Режимные переключатели 6 и 12 выполнены в виде электронных ключей, причем первый режимный переключатель

6 включен в цепь питания обмотки арретира 5. Чувствительный элемент

27 и датчик 1О начальных отклонений представляет собой индуктивные датчики перемещений. Инерционный элемент 9 представляет собой зажим из магнитомягкого материала и является сердечником электромагнита — задатчика 13 начальных отклонений.

Датчик 14 колебаний выполнен в виде пьезоакселерометра типа КД-91. Вычислитель 18 и блок 19 отображения информации представляют собой соответственно микроЭВМ "Электроника-60" и дисплей типа РИН-609 с термопечатакицнм устройством ТПУ-1588.

Устройство работает следующим образом.

1150659

Образец 1 исследуемого материала закрепляется в зажимах 2 и 3.

На одинаковом расстоянии от последних закрепляется инерционный элемент 9. В исходном состоянии 5 устройство работает в режиме "ползучести". При этом ключевая схема первого режимного переключателя 6 обесточивает обмотки арретира 5 и поэтому осевые перемещения подвижного зажима 2 не имеют ограничений.

С помощью узлов 25 и 26 соответственно грубой и точной установки растягивающего усилия блока 7 задания величины растягивающего усилия подвижный зажим 2 перемещается вдоль стойки 24 относительно основания 23, что приводит к появлению сигналов на выходе чувствительного элемента 20 блока 4 измерения натя- 20 жения и на выходе чувствительного элемента 27 блока 8 измерения деформации образца, которые после преобразования и усиления поступают соответственно на четвертый и третий р входы блока 17 сопряжения. С выхода последнего сигналы через вычислитель 18 поступают на вход блока 19 отображения информации, где регистрируются и считываются. С помощью узла 26 точной установки растягивающего усилия по показаниям блока t9 отображения информации задается величина растягивающего усилия из диапазона исследуемых статических нагрузок. В ячейках памяти вычислителя

18 происходит при этом запоминание величины усилия и соответствующей ему деформации. Затем устройство с помощью режимного переключателя 6 4О переводится в режим "релаксации напряжения". Для этого с помощью ключевой схемы первого режимного переключателя 6 запитывается обмотка арретира 5, т.Е. фиксируется положение 4> подвижного элемента 2 в осевом направлении при сохранении ранее установленной величины растягивающего усилия. Кроме того, выход блока 11 установки величины начальных откло- 50 нений подключается с помощью ключевой схемы второго режимного переключателя 12 к входу задатчика 13 начальных отклонений. С помощью. блока 11 установки начальных отклонений, а также,задатчика 13 и датчика 10 начальных отклонений задается начальное отклонение инерционного элемента 9 от положения равновесия, приводящее к появлению сил упругого сопротивления образца 1 исследуемого материала. После завершения переходных процессов сигнал с выхода датчика

10 поступает через блок 17 сопряжения и вычислитель 18 на вход блока

19 отображения информации, где счи= тывается и регистрируется. При этом происходит запоминание начальных условий отклонения

Х„(0) = Х„ и скорости

Х,(0), Х,(0), ..., Х„„(0)

Х,(O), Х,(0)у ..., Х (О) (2) с помощью блока 11 установки начальных отклонений. Шаг задаваемых начальных условий определяется с помощью вычислителя 18 по крутизне зависимости нелинейных состачляющих сил вязкоупругого сопротивления от амплитуды колебаний. Для опредех (0) = х„, (1) в ячейках памяти вычислителя 18.

Затем с помощью ключевой схемы второго режимного переключателя 12 задатчик 13 отключается от выхода блока 11 и инерционный элемент 9 совершает свободные затухающие колебания, которые измеряются и усиливаются соответственно датчиком 14 и усилителем 15. С выхода последнего сигнал поступает на вход формирователя 16 параметров импульсной переходной характеристики, с выхода которого сигналы, несущие информацию о периоде и экстремумах (фиг. 3) поступают через блок 17 сопряжения на вход вычислителя 18, где производится обработка сигналов и разбиение на классы составляющих сил вязкоупругого сопротивления, а также вычисление их количественных характеристик. Поскольку по своей физи-". ческой природе процессы внутреннего трения в материалах являются нелинейными процессами, то измерение параметров импульсной переходной характеристики производится для всего диапазона допустимых деформаций исследуемого материала путем возвращения устройства периодически в исходное состояние с помощью переключателя 12 и задания начальных условий ления количественных характеристик

-сил внутреннего трения используется аппроксимация этих сил функцией

115065о (3) F (q, j,}= — — А )1- — — т—

„х

) „ (1

В этом случае выражение для коэффициента поглощения Ч имеет вид е

10 (4) .2а А °

41. = 1 где ЬА„+„= A;,„- A

С использованием метода наименьших квадратов для экспериментально снятой зависимости 4(А) определяются параметры аппроксимирующей зависимости (4). Расчет повторяется для начальных условий (2). Степень нелинейности упругих сил f (q) определяется на основании зависимости угловой частоты свободных колебаний от полураэмаха A

35 где V(A) = aL А — рассеиваемая 1 эа цикл энергия.

IIo измеренным величинам А,. в вычислителе 18 определяется экспериментальная зависимость коэффициента ур поглощения от амплитуды колебаний

Результаты вычислений по соотношениям (4), (5) и (6) выводятся на блок 19 отображения информации. По-. лученные результаты позволяют. одновременно построить кривые ползучести или релаксации и зависимость из-.,, менения динамических характеристик от развития процессов ползучести или релаксации.

Использование изобретения позволит уменьшить разброс в определении величины динамических характеристик материалов с внутренним трением с

30 до 1Х по сравнению с прототипом для жесткостных параметров, для демпфирующих параметров снижение погрешности не оценивается, так как в прототипе нелинейные составляющие диссипативных сил не определяются. Кроме того, изобретение позволит существен-.. но повысить оперативность контроля путем снижения времени, необходимого для получения информации о динами-, ческих характеристиках по сравнению с прототипом за счет исключения руч-. ной обработки результатов измерения, а также повысить,- воспроизводимость н достоверность результатов измерения динамических характеристик и чувствительность устройства sa счет автоматизации процесса исследования.

II50659

1150659

Редактор Л.Алексеенко

Заказ 2150/39

Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

=.î делам изобретвний и открытий

1t3035, Москва, %-35, Раушская наб.-, д. 4/5

«й

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ф

U8b/ф

57 8ых

Составитель Ю.Еузовлев

Текред Т.Дубинчак Корректор О.Билак

Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент Устройство для исследования динамических характеристик материалов с внутренним трением,например,пассиков и магнитных лент 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к записи данных на ленточный носитель, движущийся с высокой скоростью, а именно к сопоставлению наборов обрабатываемых данных с положением носителя и синхронизацией положения носителя данных с последовательностью набора данных в случае остановки и возобновления движения носителя

Изобретение относится к технике создания субтитров путем воспроизведения цифрового потока, образованного мультиплексированием видеопотока и графического потока

Изобретение относится к предоставлению номеров расширенного временного кода для элементов мультимедиа, которые составляют контент мультимедиа-презентации
Наверх