Способ определения характеристик жесткости ортотропных тонкостенных конструкций и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам определения жесткостных характеристик ортотропных тонкостенных конструкций и к устройствам для определения этих характеристик. Цель изобретения - повышение информативности путем определения как характеристик нормальной, так и сдвиговой жесткости. Между плитами 3 и 4 с тремя окнами в виде различных параллелограммов закрепляют плоский образец, ориентировав его одной из осей ортотропии параллельно основаниям окон. Определяют резонансные частоты участков внутри окон плит, по которым определяют величины двух изгибных жесткостей вдоль осей ортотропии и сдвиговой жесткости. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С5

CO

Cb

Ж

7

2 ф б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4643!87/25-28 (22) 12.12.88 (46) 15.1!.90. Бюл. № 42 (72) А. И. Жуков, Э. Д. Скурлатов, В. Г. Старцев и В. В. Устинов (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 493700, кл. G 01 N 3/32, 1974.

Кармишин А. В., Скурлатов Э. Д., Старцев В. Г. и Фельдштейн В. А. Нестационарная аэроупругость тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1982, с. 133152. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖЕСТКОСТИ ОРТОТРОПНЫХ

ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„,Я0„„1606907 А 1 (57) Изобретение относится к способам определения жесткостных характеристик ортотропных тонкостенных конструкций и к устройствам для определения этих характеристик. Цель изобретения — повышение информативности путем определения как характеристик нормальной, так и сдвиговой жесткости. Между плитами 3 и 4 с тремя окнами в виде различных параллелограммов закрепляют плоский образец, ориентировав его одной из осей ортотропии параллельно основаниям окон. Определяют резонансные частоты участков внутри окон плит, по которым определяют величины двух изгибных жесткостей вдоль осей ортотропии и сдвиговой жесткости. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1606907 г

35

50 (Ь sin ф) /а: 0,5

499,17 497,07

2186,3 1388,6

8063,6 782,22

499,35

1158,0

541,59

Л

В

Изобретение относится к способам определения жесткостных характеристик ортотропных тонкостенных конструкций и к устройствам для определения этих характеристик.

Цель изобретения -- повышение информативности путем определения как характеристик нормальной, так и сдвиговой жесткости.

На фиг. 1 изображена форма участка образца; на фиг. 2 и 3 — схема устройства для осуществления и редла гаемого способа (в проекциях); на фиг. 4 то же, изометрия.

Устройство для осуществления предлагаемого способа выполнено следующим образом.

Образец 1 исследуемого листового ортотропного материала зажат с помощью болтов 2 между верхней 3 и нижней 4 плитами. Плита 3 представляет собой опорный элемент, а плита 4 — захватный элемент. В плитах 3 и 4 выполнены по три сквозных, совпадающих в плане окна в форме параллелограммов. Окна расположены на плитах 3 и 4 так, что основания параллелограммов параллельны, при этом отношения сторон параллелограммов равны и лежат в пределах. 0,33 — 3,0, а углы скосов различны и выбраны в диапазоне от

10 до 30 . Образец 1 установлен между плитами 3 и 4 так, что выбранная ось ортотропии параллельна основаниям параллело-. 30 граммов. Плиты 3 и 4 снабжены по кромке окон со стороны, обращенной к образцу, выступами, например, П-образной в сечении формы, при этом выступам верхней плиты 3 соответствуют выступы нижней 4.

Плита 4 винтами 5 неподвижно соединена с основанием массивной опорой 6. На опоре под центрами QKQH нижней плиты 4 установлены датчики 7 перемещения. Над верхней плитой 3 на стойках 8 закреплено расширяющееся сопло 9, расположенное так, что перед его срезом находятся окна верхней плиты 3. С соплом 9 состыкован генератор 10 ударной волны, например, ударная труба (показана не полностью) .

Способ осуществляют следующим образом.

Выбранная форма плит 3 и 4 с выступами вдоль кромок окон на обращенной к образцу стороне позволяет вычислить из единого образца отдельные панели, форма которых определяется формой окон в плане.

При этом по краям образованных панелей реализуются условия соответствчющие жесткому защемлению. Таким образом, исключаются погрешности, вносимые при изготовлении отдельных панелей за счет разлохмачивания армирующего материала, нарушения структуры образца в ходе механической обработки и обеспечивается возможная идентичность характеристик материала всех трех панелей. Образуемая генератором 10 ударная волна распространяется по его каналу, проходит через расширяющееся сопло

9 и воздействует на участок верхней плиты 3, находящейся перед его срезом. Через расположенные на этом участке поверхности плиты 3 окна ударная волна одновременно воздействует на все три образованные разбиением исходного единого образца 1 панели в форме параллелограммов с различными углами скоса, возбуждая изгибные свободные колебания. Свободные колебания основного тона отдельных панелей регистрируются с помощью установленных на опоре 6 под центрами окон нижней плиты 4 датчиков 7. Полученные в результате проведенього на устройстве для осуществления предлагаемого способа испытания частот fi, f и fq колебаний основного тона панелей позволяют составить систему трех линейных уравнений

fi= — ccrc D,+Pi Н+у 0,;

К=а О,+ .847 0у, 3 а:3 Dõ+ P3 ЕЕ+ 173 Оу где О, и 0 — изгибные жесткости в направлении осей ортотропии;

Н - — сдвиговая жесткость, связанные с характеристиками материала соотношениями

E 6

12I 1 — „,1

Е; .

Э Ц I ф 12(1 — v,v,)

« х х

66 . где Е„, Е„и 6 - — модули упругости материала в направлении осей ортотропии и модуль сдвига;

v, и v — коэффициенты Пуассона в направлении осей opготроnuu.

Коэффициенты ура внени и а., р, и где а,=А,/(4л рйа,); Pn=(B tg ф„)/(4л "pha, ) у„=(Г, tg ô„)/(4n pha„ ) (n= 1,2,3) вычисля. ют по известным величинам плотности р материала, толщины h панелей, длины а„ основания панели, угла ф„скоса панели, значения эмпирических коэффициентов А„, В„, Г„находят по таблице

500,06 500,31 500,43

1081,8 1049,8 1033,7

513,14 506,05 503,31

1606907 в соответствии с величиной характеризующего данную панель отношения (b„. sing„)/а„, где Ь„ — длина наклонной стороны панели.

Подставляя значения коэффициентов а„, р„ и 7„в уравнения, решают систему уравйений, получая в результате искомые величины изгибных жесткостей D, и 0 и сдвиговой жесткости Н исследуемого листового ортотропного материала, которые в дальнейшем используют для расчетов тонкостенных конструкций, выполненных из исследуемого листового материала.

Формула изобретения

1. Способ определения характеристик 15 жесткости ортотропных тонкостенных конструкций, заключающийся в том, что образец материала конструкции в виде пластины с участками, имеющими форму четырехугольников, приводят в колебательное движение и определяют характеристику колебательного движения каждого из участков, по которым определяют характеристики жесткости конструкций, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения как характеристик нормальной, 25 так и сдвиговой жесткости, используют образец постоянной толщины, равной толщине конструкции с участками в форме параллелограммов с различными углами при основаниях, числом участков, равным трем, участки ориентирук т основаниями и цгль одной из осей ортотропии материала, в качестве характеристики колебательного движения определяют резонансную частоту каждого из участков, а в качестве характеристик жесткости определяют две изгибные жесткости в направлениях осей ортотропии и одну сдвиговую жесткость образца.

2. Устройство для определения характеристик жесткости тонкостенных конструкций, содержащее основание, соосный ему захватный элемент для закрепления плоского образца, установленный соосно основанию нагружатель импульсной изгибной нагрузки, датчики перемещения для размещения на образце и связанный с ними регистратор их движения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения определения как характеристик нормальной, так и сдвиговой жесткости, оно снабжено связанным с основанием опорным элементом в виде плиты с тремя окнами в форме параллелограммов, основания параллелограммов параллельны между собой, а соответствующие углы при них различны, захватный элемент выполнен в виде параллельной опорному элементу плиты с тремя окнами, каждое из которых соосно соответствующему окну опорного элемента и совпадает с ним по форме, а число датчиков перемещения не менее трех.

1606907

Составитель Д. Поспелов

Редактор A. Ренин Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 3547 Тираж 500 Подписное

БНИИПИ Госу пэрств Illlol комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35. Раугиская наб., д. 4,15

Производственно-издатс.н ский комбина I «1!атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101