Способ определения параметров колебаний элементов конструкции

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - повышение информативности измерения, которое достигается за счет определения кроме резонансной частоты элемента конструкции его массы и коэффициента жесткости. Согласно способу дваж ды воздействуют на конструкцию колебаниями изменяющейся частоты с разными скоростями развертки V и V, и фиксируют на каждой скорости развертки частоты (дЗ „ tfЈ, при которых сдвиг колебаний резонирующего элемента конструкции и возбуждающих колебаний равен -j- . Затем дополнительно дважды воздействуют на конструкцию с присоединенной массой т возбуждающими колебаниями изменяющейся частоты с теми же двумя разными скоростями развертки частоты V и Vg и фиксируют при каждой скорости развертки частоты Ci и О),,, ПРИ которых сдвиг колебаний резонирующего элемента конструкции с присоединенной массой и возбуждающих колебаний равен jf -- . Массу in и коэффициент жесткости С элемента конструкции определяют из соотношений т . n («ttLiJ v ,1Г 3 v; - оэ v2 J (Я с m (Vt - V2) Q (u)V, - cD , Vz) -ODgVi- Wz) 2. 1 ил.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

ЦС 3

РЕСПУБЛИК рц С О1 М 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 H30SPETEHHRM И ОТКРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВтОЕСНОММ СВИДЕт:ЛЬСтау (21) 4618621/28 (22) 12.12 88 (46) 23.12.91.Бюл. Ф 47 (71) Сумский филиал Харьковского политехнического института им.В.И.Ленина (72) И.Д.Пузько (53) 620.175 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1254310, кл. ь 01 Н 1/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Ó 1633294, кл. G 01 M 7/00, 03.05.&8. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

КОЛЕБАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ (57) Изобретение относится к исгытательной технике ° Цель изобретения— повышение информативности измерения, которое достигается за счет определения кроме резонансной частоты элемента конструкции его массы и коэффициента жесткости. Согласно способу дважды воздействуют на конструкцию колебаниями изменяющейся частоты с разными скоростями развертки V и Чо, и фиксируют на каждой скорости разИзобретение относится к технике исследования динамических характеристик элементов конструкций при проведении виброиспытаний и может быть использовано для определения параметров конструкций, режим функционирования которых моделируется гармоническим процессом.

Цель изобретения — повышение информативности измерения, которое достигается за счет определения наря..Я0„„1700412 А 1 вертки частоты сд „ Q<, при которых сдвиг колебаний резонирующего элемента конструкции и возбуждающих коле1I баний равен 2 . Затем дополнительно дважды воздействуют на конструкцию с присоединенной массой mtI возбуждающими колебаниями изменяющейся частоты с теми же двумя разными скоростями развертки частоты Ч и V u фиксируют при каждой скорости развертки частоты Сд и М, при которых сдвиг колебаний резонирующего элемента конструкции с присоединенной массой и возбуждающих колебаний равен

Х

°,faccy u и коэффициент жесткости С элемента конструкции определяют из соотношений

r а аЧ(- Ы 4 Чя 1-(m = m ((— — — — — — )-1J

С =

Ы2Ч (д(Че

mg (Ч(- Ч ) ((ЯеЧ(— 43 (V Q)

I -2

-(сй Ч вЂ” (Чд) . 1 ил. ду с резонансной частотой элемента конструкции его массы и коэффициента жесткости.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ.

Способ заключается в следующем.

Известно, что сдвиг S максимума на резонансной частоте (д„ при скорости

V сканирования частоты возбуждения равен

1700412

IR + шд . m (10) следует

Из соотношения

Л

mQ. Cljо

m (— ) -1

@Do

ОЭ о

10 (2) 2Q(< о)

Я

63, При скоростях 7< и Ч сканиро15 вания частоты возбуждения и при учете (1) и (2) получим соответственно (12) (Д «Я а

4ч,о

Юо

1 1

Ы Ч, — дс V e " "— — — — — ——

V4- Ve (3) (13) 4 7 ()

g о= д (4) С Ч4 а Ч

IJ

Mo=—

Ч<- V

25 гдето, (де- первая и вторая частог», ты, при которых колебание элемента конструкции отстает от задающих на

У/2 при скоростях V1 Ч сканирования соответственно; О3 <, (<3<- первая и вторая частоты, при которых колебания элемента конструкции с присоединенной массой шу отстают от задающих на

У/2 при скоростях V< V сканирования частоты соответственно.

Учитывая соотношения (11) и (12) получим:

Известно, что

03 де ш (7) -<а, ч, — dð,>-* .

Устройство для реализации способа определения параметров колебаний элементов конструкции содержит блок

1 развертки частоты, задающий генератор 2, регулятор 3 амплитуды, усилитель 4 мощности,. вибростенд 5 с установленным на нем испытуемым объектом

6, вибропреобразователи 7 и 8, согла« сующие усилители 9 и 10, фазовый де55 тектор 11, блок 12 обратной связи, нуль-орган 13 преобразователь 14 частота«напряжение, ключи 15 и 16, усилители 17 и 18, с регулируемыми с (ф= е

0 m (8) с (д ш + ш

1 (9) 4V

S=2 (=2 р °

P где Q — добротность испытуемого элемента конструкции, резонансные параметры которого регистрируются.

Известно также, что

Разделив левые и правые части со» отношений почленно соответственно получим

Мо (Ю,; lD

После простых преобразований (5) получим

Обозначим массу испытуемого элемента конструкции ш и коэффициент жесткости С. пренебрегая величиной коэффициента

h демпфирования. Для собственно элемента конструкции

При изменении массы резонирующего элемента на величину присоединения массы m y

Разделив почленно соотношения (8) и (9), получим

Учитывая соотношения (8) и (11) представим соотношение для определения C-. и д GDo

С = шанд =m — — —— о (ЯО)2 1

03@

При учете соотношения (6): (t3

/ I т - m) (— -„— — — „- — 1. ->j

02 1 2

И

С = 3(Ч(- Чя) ((QeVr" а V ) 2

5 1 700412 коэффициентами усиления перв и блок - Сигнал с в. Ода задающего генера19 памя™, первый сумматор 20, первый тора 2 через регулятор 3. амплитуды коммутатор 21, первый 22 и второй 23 и усилитель 4 мощности поступает в триггеры ЛешиФРатор 24, первый 25 и катушку подвижной части (обмотку

5 второи 26 элементы задержки, регистра- возбуждения) вибростенда 5 с установтор 27, вход 28 "Пуск", второй блок ленным на нем испытуемым объектом 6.

29 памяти, второй 30 и третий 31 ком- Сигнал с выхода вибропреобразовамутаторы, третий триггер 32, функцио- теля 7 через согласующий усилитель 9 нальный преобразователь 33, третий 34, 10 и блок 12 обратной связи поступает четвертый 35 и пятый 36 элементы за- на управляющий вход регулятора 3 ам-.. держки, элемент ИЛИ 37. плитуды для стабилизации уровня возСпособ осуществляют следующим об- .буждения вибростенда 5. Сигналы с выходов согласующих усилителей 9 и

В исходном состоянии триггеры 22 15 10 поступают на входы фазового детек» и 23 с у тановлены в нуль, частота эа- тора 11. При совпадении частоты воздающего генератора 2 установлена рав- буждения с резонансной частотой объной нижней частоте диапазона частот екта 6 разность фаз сигналов на вхоразвертки частоты. Первый коммутатор дах фазового детектора 11 равна /! !2, 1 установлен в нейтральное положе- 20 а сигнал на выходе блока 11 равен ние, при этом его вход отключен от нулю. обоих выходов, а блок 1 развертки час- При этом на выходе нуль-органа 13 тоты установлен в исходное состояние, появляется импульсный сигнал котоУ при котором частота задающего генера- рый через первый коммутатор 21 посту-!

25 пает на управляющий вход первог о ключа 15, и в блок 19 памяти вводитСодержимое первого блока 19 памя- ся напряжение, пропорциональное (с ти равно нулю, а так как триггеры 22 коз >фициентом пропорциональности и 23 установлены в нуль, то на вы- Vр ходах дешифратора 24 установлены нуле- -) значению частоты Сд Резо30 л г вые сигналы. При поступлении сигнала нансного пика, сдвинутой по отношена вход 28 "Пуск" второй триггер 23 нию к резонансной частоте сто в ста" устанавливается в единицу, при этом тическом режиме на величину Q . на первом выходе дешифратора 24 появ- Имп ульсный сигнал с первого выхода ляется сигнал, поступающий на первый

35 IBQBQI o Ko yraTopa. поступает чеуправляющий вход первого коммутатора рез.эле 26 рез.элемент задержки на единичный

21. При наличии кодовой комбинации вход три г 22

00н в вход триггера, устанавливая его в

0 на входах дешифратора 24 íà его вы- единицу. Так как оба триггера 22 и 23 ходах сигналов нет, при наличии ко- установлены на единицу, то на входе довой комбинации 01 поЯвлЯетсЯ сиг- дешифр

40 деши Ратора установлена кодовая нал на пеРвом выходе дешифРатоРа 24, комби„а ком инация 11, при этом на втором а значит и на первом управляющем выходе дешифратора 24 появляется входе коммутатора 21, и на первом сигнал, а значит появляется сигнал управляющем входе блока 1 развертки на втором управляющем входе первого частоты, при этом сигнал с входа пер- . мму

45 коммутатора 2 и на втором управляювого коммутатора 21 поступает íà его щем щем входе блока 1 развертки частоты. пеРвый выход, пРи наличии кодовой ком- При эт ри этом частота задающего генератора бинации 11 на входах дешифратора 24 2 устанавли устанавливается равной ее первонапоявляется сигнал на егоlвтором вы1 чальному значению и начинает изменятьходе, а сигнал с входа первого ком- 50 я в сторону ее увеличения со скомутатора 21 поступает на его второй ростью Ч (V V ). В ростью о ). В этом случае выход и на второй управляющий вход частот ь3 частота 3 резонансного пика в диблока 1 развертки частоты. При налинамическом режиме развертки частоты чии сигнала на первом (втором) управсдвинута относительно резонансной ляющем входе блока 1 развертки часто- частоть частоты в статистическом режиме на ты происходит увеличение частоты величину "6 задающего генератора 2 от заранее за- При эт м ри этом снова на выходе фазового данного начального значения со ско- появляется нулевой сигростью 7 у ° нал, а на выходе нуль-органа 13 фор1700412 мируется импульсный сигнал, который поступает через коммутатор 21 на

его второй выход, а значит и на управляющий вход ключа 16, на вход "Чтение" блока .19 памяти непосредственно, а

5 через элемент 25 задержки - на нулевые входы триггеров 22 и 23, устанавливая их в нуль, через элемент 34 адержки — на вход второго коммутато- 10 а 30. В исходном состоянии триггер 32 устанавливают в нуль. При этом сигнал с входа третьего коммутатора 31 поступает на его выход, подключен(й к входу второго блока 29 памяти. оэтому сигнал, равный 64 (резоианс1 ой частоте беэ добавочной массы ), поступает на вход блока 29 памяти.

1.игнал с выхода первого коммутатора 1 прступает через первый элемент 34 20 задержки на вход второго коммутатора

30 и далее на его первый выход, подключенный к входу "Запись" второго блока 29 памяти.

Таким образом, во втором блоке 25

9 памяти фиксируется сигнал (до, а риггер 32 устанавливается в единицу игналом с первого выхода второго коммутатора 30, поступающим через лемент 35 задержки на единичньй вход 30 риггера 32. При единичном состоянии риггера 32 сигнал, поступающий на вход третьего коммутатора 31, прохоПит на вход функционального преобразователя 33, а сигнал, поступающий на 35

@ход коммутатора 30, поступает на вход "Чтение" блока 29 памяти непосредственно, а через элемент 36 адержки - на нулевой вход триггера

2, устанавливая его в исходное ну». евое состояние. Одновременно этот е импульсный сигнал, пройдя через элемент ИЛИ 37, снова устанавливает триггер 23 в единицу и снова осуществляется режим развертки частоты, но уже при наличии присоединенной массы

my„ установленной на испытуемый элемент конструкции.

При осуществлении(двух режимов развертки частоты со скоростями разВертки V1 и Ч и при наличии присоединенной массы шч при появлении сигнала Я на выходе сумматора 20 этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 33. При этом 5. импульсный сигнал через элемент 34 задержки поступает на вход "Чтение" второго блока 29 памяти, на выходе которого появляется сигнал б. (о. Алгорити функционирования преобразова-.. теля 33 соответствует реализации соотношений (11) и (12).

Сигналы с выходов преобразователя

33 поступают на входы регистратора

27, где фиксируются значения m и С.

Формула изобретения

Способ определения параметров колебаний элементов конструкции,, заключающийся в том, что воздействуют на конструкцию возбуждающими колебаниями изменяющейся частоты со скоростью развертки V1, фиксируют частоту 63( при которой сдвиг фаз между возбуж= дающими колебаниями и колебаниями элемента конструкции равен ((/2, изменяют скорость развертки частоты до значения Ч (Ч ) Ч(), фиксируют часе 6( тоту Сд, при которой сдвиг фаз между возбуждающими колебаниями и колебаниями элемента конструкции равен

/1/2, и определяют значение резонансной частоты элемента конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения инФормативности измерения после достижения сдвига фаэ, равного Tt/2, между возбуждающими колебаниями и колебаниями элемента конструкции при скорости развертки V изменяют массу резонирующего элемента конструкции путем присоединения к ней добавочной массы ш(з, воздействуют на конструкцию возбуждакнцими колебаниями изменяющейся частоты со скоростью развертки V (> фиксируют частоту (д при которой сдвиг фаз между возбуждающими колебаниями и колебаниями элемента конструкции равен Ъ/2, изменяют скорость развертки частоты до значения V, / фиксируют частоту М", нри которой сдвиг фаз между возбуждающими колебаниями и колебаниями элемента конструкции .равен (1(/2, и определяют зна» чение массы резонирующего элемента конструкции и коэффициент жесткости из соотношений

1 (!

m m щ j(— — 1 — - — — ) 2 — 11

V„v,- Ì„" v, С m(I(V — Ч ) ((ЯЧ1-о7 V+) ->

-(-{

-(Qv,-Й v )- ) 1700412

Составитель К.Тавлинов

Редактор Н.Химчук Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Заказ 4461 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород; ул. Проектная, 4