Способ определения геометрической жесткости на кручение стержня произвольного поперечного сечения

 

Изобретение относится к способам определения жесткости элементов конструкций, работающих на кручение, и может быть использовано для определения жесткости на кручение стержней произвольного постоянного поперечного сечения методом моделирования. Цель изобретения - повышение точности определения геометрической жесткости стержней. Это достигается за счет моделирования с пропорциональным увеличением размеров мембраны 1 по отношению к исходному сечению. Для чего при изготовлении мембраны 1 пропорционально увеличивают ее линейные размеры по отношению к сечению стержня, по контуру мембраны 1 в ее плоскости и по нормали к самому контуру прикладывают постоянную распределенную нагрузку, воздействуют на мембрану импульсной нагрузкой, измеряют частоту собственных колебаний и по геометрическим размерам мембраны 1, значению равномерно распределенной нагрузки и частоте рассчитывают геометрическую жесткость. При этом мембрану 1 закрепляют по контуру для исключения смещений точек на границе мембраны 1 в направлении, перпендикулярном исходной плоскости мембраны. Частоту собственных колебаний измеряют путем контроля перемещений или других производных по времени (скорости, ускорения) пьезоэлектрическим датчиком. Для создания равномерно распределенной нагрузки по контуру в нем выполняют отверстия, к которым присоединяют гибкие нити, перекинутые через блоки. Способ позволяет повысить точность за счет более точного изготовления и нагружения увеличенной модели сечения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4159788/25-28 (22) 10,12,86 (46) 23.04.89. Бюл, Ф 15 (71) Ставропольский политехнический институт (72) В.И.Коробко (53) 531 ° 781.2 (088.8) (56) Инджикян Е.А. Экспериментальное исследование кручения стальных призматических стержней крестообразного сечения: Известия АН АрмССР. Сер. физико-математических, естественных и технических наук, т. V 1952, У 1, с.3-8.

Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Наука, 1967, с.95-97. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ НА КРУЧЕНИЕ СТЕРЖНЯ

ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам определения жесткости элементов конструкций, работающих на кручение, и может быть использовано для определения жесткости на кручение стержней произвольного поперечного сечения методом моделирования. Цель изобретения — повышение точности определения геометрической жесткости стержней. Это достигается за счет моделирования с пропорциональным увеличением размеров мембраны 1 по отношеЛ0» 1474463 . А1 (51)4 С 01 В 17/04 нию к исходному сечению. Для этого при изготовлении мембраны 1 пропорционально увеличивают ее линейные размеры по отношению к сечению стержня, по контуру мембраны 1 в ее плоскости и по нормали к самому контуру прикладывают постоянную распределенную нагрузку, воздействуют на мембрану импульсной нагрузкой, измеряют частоту собственных колебаний и по геометрическим размерам мембраны 1, значению равномерно распределенной нагрузки и частоте рассчитывают геометрическую жесткость. При этом мембрану 1 закрепляют по контуру для исключения смещений точек на границе мембраны 1 в направлении, перпендикулярном исходной плоскости мембраны. Частоту собственных колебаний измеряют путем контроля перемещений или других производных по времени (скорости, ускорения) пьезоэлектрическим датчиком. Для создания равномерно распределенной нагрузки по контуру в нем выполняют отверстия, к которым присоединяют гибкие нити, перекинутые через блоки. Способ позволяет повысить точность за счет более точного изготовления и нагружения увеличенной модели сечения.

2 ил.

1474463

Изобретение относится к способам определения жесткости элементов конструкции, работающих на кручение, и может быть использовано для определе- 5 ния жесткости на кручение стержней произвольного поперечного сечения методом моделирования.

Цель изобретения — повышение точности определения геометрической 10 жесткости стержней за счет моделирования с пропорциональным увеличением размеров мембраны по отношению к исходному сечению.

При изготовлении мембраны пропорционально увеличивают ее линейные размеры по отношению к сечению стержня, по контуру мембраны в ее плоскости и по нормали к самому контуру прикладывают постоянную распределенную нагрузку, воздействуют на мембрану импульсной нагрузкой, измеряют частоту собственных колебаний и по геометрическим размерам мембраны, значению равномерно распределенной нагрузки и частоте рассчитывают геометрическую жесткость.

На фиг.1 представлена изготовленная при моделировании сечения мембрана (для случая крестообразного сечения) с равномерно распределенными по периметру отверстиями для прило.жения к ним нагрузки, эквивалентной равномерно распределенной нагрузке, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 (схема нагружения мембраны равномерно распределенной нагрузкой с помощью гибких нитей, перекинутых через блоки), Способ осуществляют следующим образом.

Из листового материала с пренебрежимо малой собственной жесткостью на изгиб, например из тонкого листового дуралюминия, изготавливают плос- 45 кую мембрану 1, форма которой повторяет форму сечения стержня. При этом пропорционально увеличивают все линейные размеры мембраны 1 по отношению к размерам сечения стержня.

По периметру мембраны 1 выполняют на равных расстояниях друг от друга отверстия 2, к которым для создания постоянной распределенной нагрузки на мембрану присоединяют гибкие нити

3, перекинутые через блоки 4 и соединенные другими концами с равными по массе гирями 5. Мембрану 1 закрепляют по контуру для исключения смещений точек на границе мембраны

1 в направлении, перпендикулярном исходной плоскости мембраны, оставляя в то же время этим точкам возможность перемещения в направлении по нормали к контуру в плоскости мембраны 1.

На мембрану 1 закрепляют какойлибо датчик (не показан), позволяющий-контролировать ее перемещение, скорость или ускорение, например пьезоэлектрический акселерометр.

Прикладывают к мембране 1 по нормали к ее поверхности кратковременную импульсную нагрузку, например с помощью падающего шарика, и измеряют частоту собственных колебаний мембраны.

Искомую геометрическую жесткость определяют расчетным путем по геометрическим размерам мембраны, значению равномерно распределенной нагрузки и измеренной частоте собственных колебаний мембраны по формуле где I — геометрическая жесткость

К на кручение сечения;

А — площадь сечения стержня;

А — площадь сечения мембраны; „ — плотность материала мембраны;

b. — толщина мембраны; р — силовая нагрузка на единицу длины периметра мембраны; — ускорение силы тяжести.

Использование предлагаемого снособа определения жесткости позволяет повысить точность определения параметров жесткости стержней произвольного поперечного сечения и ускорить процесс моделирования.

Формула изобретения

Способ определения геометрической жесткости на кручение стержня произвольного поперечного сечения, заключающийся в том, что из листового материала с пренебрежимо малой собственной жесткостью на изгиб изготавливают плоскую мембрану, конфигурация которой повторяет форму сечения стержня, закрепляют ее по контуру для исключения смещений точек на границе мембраны в направлении, перпендикулярном исходной плоскости

1474463

А-А

ЧЪг. 2

Составитель Н.Тимошенко

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор И.Дербак

Заказ 1881/37 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 мембраны, прикладывают к мембране по нормали н ее поверхности нагрузку и контролируют ее перемещение, по которому расчетным путем определяют геометрическую жесткость, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения геометрической жесткости, при изготовлении мембраны пропорционально увеличивают линейные размеры мембраны по отношению к сечению стержня, в плоскости мембраны по нормали к контуру ее закрепления прикладывают заданную постоянную распределенную нагрузку, в качестве прикладынаемой по нормали к поверхности мембраны нагрузки используют кратковременную импульсную нагрузку, при контроле вызванных этой нагрузкой на собственной частоте колебаний мембраны перемещений измеряют частоту колебаний

1Q и по геометрическим размерам мембраны, значению равномерно распределенной нагрузки и измеренной частоте колебаний рассчитывают геометрическую жесткость.