Способ определения перемещения элемента конструкции под нагрузкой

 

Изобретение относится к расчетно-экспериментальным методам определения зависимости между нагрузкой и перемещением и может быть использовано для определения перемещения пластин без испытаний реальной констрзгкции по результатам испытания ее модели . .Цель изобретения - снижение трудоемкости способа для элементов конструкции в форме пластин, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Это достигается экспериментальным определением резонансной частоты колебаний модели, изготовленной по критериям геометрического подобия из любого изотропного материала и закрепленной подобно исследуемому элементу , и последующим расчетом перемещения как линейной функции от равномерно распределенной нагрузки с учетом толщины модели, плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели элемента, а также соотношения площадей элемента и модели. Модель возбуждают импульсной ударной сосредоточенной нагрузкой , а колебания воспринимают с помощью пьезоэлектрического датчика перемещений какой-либо точки Модели. Способ позволяет избежать необходимости испытаний под нагрузкой реальной конструкции и снизить трудоемкость эксперимента за счет изготовления модели в любом удобном масштабе из легкообрабатываемых материалов. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<51) 4 О 01 N 19 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 4163809/25-28 (22) 06.11.86 (46) 07.05.88. Бюл. Р 17 (71) Ставропольский политехнический институт (72) В.И. Коробко (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 879299, кл. 0 Ol В 17/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 393406, кл. G 01 В 17/04, 1971. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ПОД НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к расчетно-экспериментальным методам определения зависимости между нагрузкой и перемещением и может быть использовано для определения перемещения плас тин без испытаний реальной конструкции по результатам испытания ее модели..Цель изобретения — снижение трудоемкости способа для элементов конструкции в форме пластин, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой.

Это достигается экспериментальным определением резонансной частоты колебаний модели, изготовленной по критериям геометрического подобия из любого изотропного материала и закрепленной подобно исследуемому элементу, и последующим расчетом перемещения как линейной функции от равномерно распределенной нагрузки с учетом толщины модели, плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели элемента, а также соотношения площадей элемента и модели. Модель возбуждают импульсной ударной сосредоточенной нагрузкой, а колебания воспринимают с помощью пьезоэлектрического датчика перемещений какой-либо точки моцели. Способ позволяет избежать необходимости испытаний под нагрузкой реальной конструкции и снизить трудоемкость эксперимента за счет изготовления модели в любом удобном масштабе из легкообрабатываемых материалов.

1394110

Изобретение относится к измерительной технике„а именно к расчетноэкспериментальным методам определения зависимости между нагрузкой и пе5 ремещением, и может быть использованс для определения перемещения без испытаний реальной конструкции по ее модели.

Цель1о изобретения является сниже ние трудоемкости способа для элемен1 тов конструкции в форме коротких I ! пластин, нагруженных равномерно . рас пределенной поперечной нагрузкой.

В качестве исследуемого элемента !

Ièñïoëüçóþò изготовленную по критериям ! геометрического подобия модель эле1 мента конструкции, закрепляют ее по добно исследуемому элементу, а пере, мещение определяют по собственной 211 . частоте колебаний с учетом толщины модели, плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели и модуля упругости и коэффициента Пуассона материала исследуемо-25 го элемента, а также соотношения площадей элемента и модели.

Способ осуществЛяют следующим образом.

Из любого выбранного по соображениям технологичности обработки изотропного материала, например алюминие. вого сплава, изготавливают модель исследуемого элемента в форме пластины, в которой выдерживают постоянное значение критериев геометрического подобия, т.е. одно и то же отношение между длиной элемента и длиной модели, шириной элемента и шириной модели, толщиной элемен1а и толщиной модели.

Закрепляют полученную модель, также

-: меющую форму пластины, подобно ис-: следуемому элементу, т.е. с сохранением характера заделки (жесткая, шарнирная и т.п.) и относительной длины периметра пластины, закрепленной таким образом. Затем в модели возбужда-. ют поперечные колебания на резонансной частоте, например импульсной сосредоточенной нагрузкой, и измеряют нх частоту, например, с помощью пьезоэлектрического датчика перемещений какой-либо точки модели.

Искомая зависимость между переме— щением исследуемого элемента конструкции и разномерно распределенной нагрузкой является линейной функцией

11агрузки и может быть найдена с уче I эм толщины модели, плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели и модуля упругости и коэффициента Пуассона материала исследуемого элемента, а также соотношения площадей элемента и модели по формуле

1,58- 11 м Ее (1-Рм)

Ф 233 к Г- *7 FT где W — перемещение исследуемого элемента конструкции под равномерно распределенной поперечной нагрузкой q; резонансная частота колебаний м модели, измеренная при эксперименте;

h — толщина модели; у,„ — плотность материала модели;

Е,К > — модули упругости материалов исследуемого элемента и мо— дели;

g — ускорение свободного падения; р, р — коэффициенты Пуассона материалов исследуемого элемента и модели;

h — высота исследуемого элемента;

F.,F „ — площади исследуемого материала и модели.

Предлагаемый способ позволяет определять перемещение исследуемых элементов конструкции в форме коротких пластин (Ы „,/ot„„я)=2,5 под действи— ем равномерно распределенной поперечной нагрузки без изготовления самого элемента или его нагружения после соответствующего закрепления по периметру в заданных точках. Малая трудоемкость изготовления модели из любых изотропных и технологически приемлемых материалов в сочетании с простотой реализации эксперимента на модели обеспечивают снижение трудоемкости способа по сравнению со способами испытаний реальных конструкций.

Способ применим для пластин любой формы и любой конфигурации и любого характера заделки пластины.

Формула изобретения

Способ определения перемещения элемента конструкции под нагрузкой, заключающийся в том, что в исследуемом элементе возбуждают колебания на резонансной частоте, измеряют частоту и по ее величине определяют перемещение, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости способа для элементов в форме

1394110

Составитель Н, Тимошенко

Редактор Г. Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 2214/40 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 коротких пластин, нагруженных равномерно распределенной поперечной нагрузкой, в качестве исследуемого элемента используют изготовленную по критериям геометрического подобия модель элемента конструкции, закрепляют ее подобно исследуемому элементу а перемещение определяют с учетом плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели и модуля упругости и коэффициента

Пуассона материала исследуемого элемента, а также соотношения площадей и толщин элемента и модели.