Устройство для моделирования изгибаемых стержней

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании состояний изгибаемых стержневых конструкций, применяемых в машиностроении, строительстве и других отраслях. Целью изобретения является упрощение устройства за счет сокращения аппаратурных затрат. Устройство содержит блок задания внешних воздействий, N блоков моделирования участков стержня и N-1 блоков моделирования сопряжения участков стержня. Исследуемые стержень условно разбивают на N участков. Для каждого из участков стержня уравнение, описывающее напряженнодеформированное состояние участков, представляется в виде трех конечно= разностных уравнений с учетом условий сопряжения участков. Решение системы этих уравнений, полученное при помощи устройства, позволяет получить распределение нагрузок и деформаций по длине стержня с учетом внешних воздействий /приложенных к стержню сил и моментов/. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„14746

ni1 4 С, 06 С 7/68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 427051 7/24-24 (22) 29. 06 . 87 (46) 23,04.89. Бюл. № 15 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) А,Н. Девочко (53) 681 .333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1105911, кл. G 06 G 7/68, 1981 .

Тетельбаум И.M. и Тетельбаум Я.И.

Модели прямой аналогии. — М.: Наука, 1979, с. 168-170. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ИЗГИБАЕМЫХ СТЕРЖНЕЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании состояний изгибаемых стержневых конструкций, применяемых в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Целью изобретения является упро1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использованб при исследовании сос тояний изгибаемых стержневых конструк ций, п римен яемых в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет сокращения аппаратурных затрат .

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— изгибаемая конструкция; на фиг. 3 схема выполнения устройства для моделирования изгибаемой конструкции, представленной на фиг . 2. щение устройства за счет сокращения аппаратурных затрат. Устройство содержит блок задания внешних воздействий, и блоков моделирования участков стержня и и-1 блоков моделирования сопряжения участков стержня. Исследуемый стержень условно разбивают на и участков. Для каждого из участков стержня уравнение, описывающее напряженно-деформированное состояние участков, представляется в виде трех конечноразностных уравнений с учетом условий сопряжения участков. Решение системы этих уравнений, полученное при помощи устройства, позволяет получить распределение нагрузок и деформаций по длине стержня с учетом внешних воздействий (приложенных к стержню сил и моментов).

3 ил.

4й

Устройство для моделирования изгибаемых стержней содержит блок задания внешних воздействий, блоки

2.1-2.п моделирования участков стержняя, блоки 3 . 1-3 . и — 1 моделирования сопряжения участков стержня. 4

Каждый из блоков 2 соде ржит и ервый 4, второй 5 и третий 6 сумматоры с инвертирующими выходами, каждый из блоков 3 состоит из сумматора 7 с инвертирующим выходом н инвертоЛ ра 8.

Модель исследуемого стержня строится в соответствии с уравнением, описывающим напряженно-пеформированное состояние участков стержня:

1 474697

Д 7 И

dX2 EI У где 7 — прогиб стержня

Х вЂ” длина стержня;

М вЂ” изгибающих момент, Š— модуль упругости материала

I — момент инерции сечения стержня.

Исследуемый стержень представляется в виде системы из и участков, соединенных (n-1) -м узлом сопряжения, Для каждого участка уравнение (1) представляется в виде трех конечноразностных уравнений

7 к 7к-(К-0>5

10 к40>5 9 к-О>& М к

ЬХ ЕХк

Мк+ Мк (к-о,к р к-1 где Q„,, Q„,, 7„,, 7 „„- поперечные силы и прогибы в (k-1)-м сече- 45 нии стержня (месте сопряжения конца (k"1)го и начала k-го участков Стержня) .

Условия сопряжения обеспечиваются,50 с помощью сумматора 7 и инвертора 8

t блока моделирования сопряжения участков стержня.

Устройство работает следующим об55 разом.

На входы сумматоров 7 .k(k = 1, n = -1), соответствующих сеченияи, Ь в которых к изгибаемому стержню при-, где h X — длина участка стержня;

- угол поворота участка

> стержня, Q — поперечная сила, k 1 n — порядковый номер участка стержня. ЗО

Эти уравнения р шаются". с помощью сумматоров 4-6 блока моделирования участка стержня.

Условия сопряжения участков стержня удовлетворяются в том случае, 35 если обеспечивается равновесие системы из п участков стержня.и неразрывность ее изогнутой оси. 3то имеет место при соблюдении соотношений кладываются поперечные усилия Р, с выходов блока 1 задания внешних воздействий подаются напряжения, моделирующие зт и усилия . Из г иб ающие моменты И„(k = 1, п = -1) ""=àäàþòñÿ с помощью напряжений на соответствующих выходах блока 1 следующим образбм . На вход сумматора 4 .k подается напряжение, имитирующее М„/2, напряжением на входе сумматора 4.k+1 моделируется -И„/2. На второй вход сумматора 5.1 и первый вход сумматора 5.п подаются напряжения, задающие смещение по вертикальнои оси концов исследуемого стержня. Сразу после установки на выходах блока напряжений, имитирующих поперечные силы Р, изгибающие моменты М„.и смещение по оси 7 концов стержня, на выходах сумматоров 4-6 устанавливаются напряжения, моделирующие поперечные силы Q, углы поворота Ц изгибающие моменты И. Соответствен— но напряжения на выходах инверторов 8 моделируют прогибы 7 стержня.

На выхоцах сумматоров 4-6 блоков моделирования соседних участков стержня знаки напряжений, моделирующих Q, ц, М, I, чередуются

Это следует учитывать при съеме информации с модели стержня.

По результатам моделирования строятся распределения значений механических величин (нагрузок и деформаций) по длине исследуемого стержня — Q(X), М(Х), I(X), .cp (Х) .

Точность построения зависимостей

Q(X), М (Х), Х (Х), ср (Х) оп ределяется числом участков, на которые разбивается исследуемый стержень.

Формула изобретения

Устройство для моделирования изгибаемых стержней, содержащее блок ° задания внешних воздействий, и блоков моделирования участков стержня (где o.— число учаcTKÎB разбиения стержня) и п-1- блоков моделирования сопряжения участков стержня, причем каждый из блоков моделирования участка стержня соцержит первьп| сумматор, а каждый из бло— ков моделирования сопряжения участ— ков стержня содержит инвертор и сумматор, первый вход которого подключен к соответствующему выходу блока задания внешних воздействий, второй вход сумматора k-ro (k =- 1, 5 14

n = -1) блока моделирования сопряжения участков стержня подключен к инвертирующему выходу сумматора (k+1) -го блока моделирования участка стержня, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства за счет сокращения аппаратурных затрат, каждый из блоков моделирования участков стержня содержит второй и третий сумматоры, первый вход второго сумматора k-ro блока моделирования участка стержня соединен с вторым входом второго сумматора (k 1) -го блока моделирования участка стержня и выходом инвертора k-го блока моделирования сопряжения участков стержня, входом подключенного к инвертирующему выходу сумматора того же блока, первый вход третьего сумматора 1-ro (1= 1, n) блока моделирования участка стержня соединен с инвертирующ м выходом второго

74697 6 сумматора того же блока и вторым входом третьего сумматора (1-!) -ro блока моделирования участка стержня, 5 первый вход первого сумматора 1-го блока моделирования участка стержня соединей с инвертирующим выходом третьего сумматора того же блока и вторым, входом первого сумматора

1О (1+1) -го блока моделирования участка стержня, инвертирующий выход первого сумматора k-го блока моделирования участка стержня подключен к третьему входу сумматора k-ro блока моделиро"

15 вания сопряжения участков стержня, третйй и четвертый входы первого сумматора каждого блока моделирования участка стержня, а также второй вход второго сумматора первого и первый

2g вход второго сумматора и-го блоков моделирования участков стержня подключены к соответствующим выходам блока задания внешних воздействий.

1474697

Составитель П. Борицкий

Редактор Н. Бобкова Техред А.Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 1897/49 Тираж 667 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,1 1

lI It