Способ определения сил

 

Использование: вибрационный контроль за излучением конструкций при резонансных колебаниях. Сущность изобретения: измеряют перемещение в равноудаленных точках окружных сечениях длинной оболочки, два из которых совпадают с краем оболочки, а два - отстоят от них попарно, на расстоянии 1/16 длины волны. Одновременно измеряют фазовые соотношения этих перемещений и с помощью спектрального анализа выделяют формы колебаний и спектральные составляющие возбуждающих усилий, по которым определяют силу. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистическИх

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 L 1/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТBY (21) 4882129/10 (22) 20.07.90 (46) 23.02.93. Бюл. N 7 (71) Центральный научно-исследовательский институт им, акад, А,Н;Крылова (72) С,И;новинская (56) Авторское свидетельство СССР

М 777496, кл. G 01 1 1/22, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 1659749, кл. G 011 1/16, 1988.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, обеспечивающей надежность конструкции, особенно при ее резонансных колебаниях, а также вибрационный контроль за излучением таких конструкций, Известен способ, заключающийся в измерении возбуждающих усилий и перемещений балки, который по известному из теории либо по тарировке распределению перемещений определяет величины сил реакции заделки балки. Можно провести по крайней мере две прйчины. по которым на практике использование этого способа может быть исключено, Во-первых, конструкция может в некоторых частях быть заключенной в кожухе, либо изолированной, что не позволяет провести измерение в заданном числе точек, Во-вторых, предварительное (калибровочное) обследование балки невозможно по технологическим соображениям. Обе причины устранены в про„„5U„„1796922 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ (57) ; вибрационный контроль за излучением конструкций при резонансных колебаниях, Сущность изобретения: измеряют перемещение в равноудаленных точках окружных сечениях длинной оболочки, два из которых совпадают с краем оболочки, а два— отстоят от них попарно на расстоянии 1/16 длины волны. Одновременно измеряют фазовые соотношения этих перемещений и с помощью спектрального анализа выделяют . формы колебаний и спектральные составляющие возбуждающих усилий, по которым определяют силу, 1 ил. тотипе, где имеет место Уменьшение используемой информации путем измерений лишь граничных перемещений и возбуждающих усилий, причем изменению в нем подвергаются перемещения в четырех сечениях балки, два из которых совпадают с краем балки, а два других отстоят от них попарно на расстоянии 1/16 длины волны в осевом направлении. Основную физическую посылку известного способа можно сформулировать как аналитическое определение сил реакции по замеренным граничным перемещениям, т,е, как техническое решение основанное на теории потенциала. На практике основными элементами корпусных конструкций наряду с балками являются цилиндрические оболочки колебания, Колебания длинных оболочек (длина которых превосходит радиус не меньше, чем в 10 раз) по.осевой координате аналогично колебаниям балок, но на частотах, где появляются оболочные формы колебаний, наличие

622, 4 деформаций в окружном направлении дела- Таким образом, для осуществления на. ет использование способа, изложенного в .стоящего способа требуется следующая попрототипе,- невозможным. Заметим, что ба-. следавательность действий; . лочные формы колебаний при этом могут 1.Измерениеперемещенийвравноуда: рассчитываться rio способу, йзложенному в 5 ленных точках четырех:окружнастей, два из. прототипе, но в ограниченном частотном . которых расположены непосредственно на диапазоне.: - . - краях оболочки (поз.1, на.фиг.1), а две другие

Цель изобретения — повышение эффек- отстоят попарно от них на 1/16 длины волны тивностй определения силы за счет возмож- в осевом направлении (поз.2), ности определения силы на длинных 10 Величина этойдлины волны равна оболочках при оболочечных формах калебанйй, .; -...::::.:. -- . . 2л

Указанная цель-достигается" тем, что в способе определения силы:заключающемся в- приложении к балке возбуждающих.уси- 15 rye К1 — осевое волновое число колебаний лий и измерении. перемещений в четырех .оболочки, сечениях балки, два из которых совпадают : . . 2. Выделение амплитуд поперечных, с краем балки, а два. других отстоят ат.них " колебаний каждой моды-с окру)кным .Распопарно на расстоянии 1/1-8 длины волны в пределением в виде сов Эсс :с помощью осевом направлении", измеряят перемеще- 20 спектрального анализа. ние.в соОтветствующих окружных сечениях ..". "3. Определение поТенциала Фп из найаболочки в равноудаленйых точках, адно- денного значения а . временно. измеряют фазовые соотнашения этих перемещений:и:с помощью спектраль-,. .: ..: -,::: аа о ; ного анализа выделяют формы колебаний и 25...: .:,. Фn" .

- спектральные составляющие возбуждающих усилий, па которым определяют силу. . : и, число пойуВОли, gêëçäè8ýþùèõeÿ пО

-nî÷Kè с:четырьмя окружными сечениями, в

ПРиведем. физическое обоснование ме- 5 рас ет сп®ект альн х со ав тода, которое с одной сторань1 опирается йа :: .- 6.. асчет спектральных составляющих теорию потенциала для балки ; используе-:: сил:с испольэованием фУнкции ГР на и ее мую. в способе прототипе, a:ñ.äðôîé старб- : . производных, а т ны-на такое олисание колебанийоболочки,. З5 с"е которое для ка кдай. фармь колебаний сва-:-, ...та и перемещении, при атом при определедитсякколебанияМбамкиначпругомасно- - нии сил Реакции в соответствми с настоящим изобретением берут произведевании и дозволяет воспользоваться .:. способам в соответствии с изобретением;

Описание способа адределенйя сил при. 40 колебаниях:балки по измерейию ее гранич- . ф fo а п e "-+ е

2. 2 !кф., 1»ф йых перемещений известно. из прототипа. :: .:.:.. " . 4 0 > . g1з у2 з

Рассмотрйм длййные оболочки, для которых можно пренебречь осевыми моментами, ... где DE д а; к2= k>(1-1) пренебречь влиянием деформаций растя- 45 ф — нормированная на радиус. осевая жения в окружном направлении на осевые координата. тангенциальные усилия; пренебречь влиянйем изгибных осевых деформаций на ак- ..: . Алгоритм расчета сйектральных составружныe моментные усилия, йренебречь ляющих сил соответствует зависимостям, коэффициентам Пуанссона (.Р«. 1); При- 50 приведенным в(2), ведерные выше приближения являются 6, Определение путем суммирования обычными для подкрепленных кольцами действующих граничных сил на краях длиноболочек с отношением длины к радиусу ной оболочки:

L)

- — 3. и приводят к ограничению в частот- 55 а ном диапазоне при приближении к кольце- " =, —.cosnO (l-1,2)

„Ь, 4„2

Сп вой частоте { Ф».= — к, где Cnp — скорость а . по найденным по A.5 спекто1альным составляющим форм на краях FnP и Fn, 5 : 1796922 б собой окружности, что в.инженерной практике является обычным.. Формула изобретения . ностизасчет-воэможностиопределениясилы на длинных оболочках йри оболочечных

Способ определения силы, заключаю- формах колебанйй, йэмеряют перемещения щййся в-приложении к балке возбуждающих ... в соответствующих окружных сечениях обоусилий и измерений перемещений в четы- лочки в. равйоудаленных точках, одновререх сечениях балки, два из которых совой- " менно измеряют фазовые соотношения .. дают с краем балкй, а. два других отстоят от, . этих перемещений и с помощью спектраль-.

- них п0Аарн0 на расстоянии 1/16длины.вол- ного анализа выделяют формй колебаний и ны в осевом направлении о тл и ча ю щи й-. спектральные составляющие возбуждаюс я тем, что, с аделью повышвния эффектиЬ- щих усилйй, по которым определяют силу, Редактор Т.Шагова

Составитель С.Ковинская .

Техред М;Моргейтал Корректор C,Þñêî

Заказ 644 : Тираж :. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,; 101

С учетом ограничений на размеры оболочки и частотный диапазон можно считать, что данный способ является наиболее простым и, возможно, единственным способом, позволяющим по граничным замерам Мопе- 5: речных перемещений - и: известной возбуждающей силе определить силы реакции на краях оболочки. При этом несущественный является способ ее крепления за исключе- .. нием того, что края оболочки. представляют 10

Практическбе значение технического решения определяется еще и тем, что оно является одновременно способом:вибрационного контроля за излучением оболочек в низкочастотном диапазойе и способом определения козффйциента передачи сйлы при колебаниях длинных оболочек,