Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника



Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника
Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника
Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника
Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника
Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника
Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника

 


Владельцы патента RU 2411494:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к способу определения контактной жесткости тел и может быть использовано в автомобилестроении в качестве метода определения жесткости элементов конструкции, в том числе тонкостенных элементов. Технический результат заключается в определении жесткости упругих опор, контактной жесткости материалов, в том числе и тонкостенных элементов, сокращении времени измерения, исключении демонтажа конструкции или установки ее на стенде. Сущность способа заключается в том, что металлический шарик подвешивают на нерастяжимую нить в виде математического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего он соударяется с препятствием, жесткость которого требуется измерить, совершая виброударный процесс, а наблюдатель фиксирует период колебаний, то есть время, необходимое на свободное перемещение, соударение и отскок. Жесткость материала определяют по формуле:

где с - жесткость, m - масса шарика, T12 - полный период колебания, g - ускорение свободного падения, l - длина нерастяжимой нити. 1 ил.

 

Изобретение относится к способу определения контактной жесткости тел и может быть использовано в автомобилестроении в качестве метода определения жесткости элементов конструкции, в том числе тонкостенных элементов.

Прототипа данный способ не имеет и рассматривается впервые.

Технический результат - определение жесткости упругих опор, контактной жесткости материалов, в том числе и тонкостенных элементов. Применение описываемого способа сокращает время измерения.

Технический результат достигается тем, что фиксируют частоту угловых колебаний металлического шарика при его упругом соударении с препятствием, жесткость которого измеряется, в результате чего процесс определения жесткости упрощается и удешевляется.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлический шарик подвешивают на нерастяжимую нить в виде математического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего он соударяется с жестким препятствием, совершая виброударный процесс, а наблюдатель фиксирует период колебаний, то есть время, необходимое на свободное перемещение, соударение и отскок. Определяется жесткость материала тонкостенных элементов, что по времени существенно ускоряет процесс измерения и не требует демонтажа конструкции или установки ее на стенде.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема установки для определения жесткости упругой опоры.

Рассматриваемая система состоит из металлического шарика массой m, подвешенного в точке О на нерастяжимой нити длиной l. Металлический шарик соударяется с тонкостенным элементом жесткостью с, после чего отскакивает. Если рассматривать виброударный процесс при столкновении металлического шарика с жестким тонкостенным элементом, то этот процесс условно можно разделить на два этапа: первый этап - когда маятник движется в воздушной среде, и второй - когда маятник находится в контакте с упругой тонкостенной конструкцией. Пренебрежем силами сопротивления, так как они мало влияют на величину периода колебаний.

На первом этапе дифференциальное уравнение движения маятника имеет вид:

на втором этапе:

Частота на первом этапе определяется выражением:

Частота на втором этапе будет:

Две амплитуды колебания на первом этапе осуществляются за следующее время:

С учетом (3):

На втором этапе, во время взаимодействия с препятствием, жесткость которого измеряется, период колебаний равен:

Таким образом, период колебания нелинейного процесса, состоящего из двух частей, будет:

Измеряя период колебаний, например, при помощи секундомера, из формулы (8) находим жесткость тонкостенной конструкции по формуле:

Данный способ определения жесткости можно применять для определения жесткости упругих опор, тонкостенных элементов конструкции автомобилей, декоративной отделки.

Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника, заключающийся в том, что фиксируют последовательность угловых колебаний металлического шарика при его упругом соударении с препятствием, жесткость которого измеряют, после чего жесткость материала определяют по формуле:
,
где с - жесткость;
m - масса шарика;
T12 - полный период колебания;
g - ускорение свободного падения;
l - длина нерастяжимой нити.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для неразрушающего оптического контроля при дистанционном определении механической твердости стальных изделий, измерении профиля твердости по глубине при поверхностной обработке, локальных измерениях, включая труднодоступные места.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к области неразрушающего контроля. .

Изобретение относится к учебным приборам для Вузов, а более конкретно к устройствам для измерения твердости материалов в условиях учебных мастерских. .

Изобретение относится к испытательной технике. .
Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к процессу тарировки прибора для измерения твердости материалов. .

Изобретение относится к способам определения прочности и твердости горных пород и может быть использовано в горном деле для выбора рабочих технических средств. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов. .

Изобретение относится к устройствам для определения структурно-механических свойств пищевых продуктов. .

Изобретение относится к строительству и машиностроению

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для измерения параметров рельефа поверхности и механических характеристик материалов с субмикронным и нанометровым пространственным разрешением

Изобретение относится к способам определения показателей механических свойств монолитных образцов, в том числе образцов горных пород, и может быть использовано при определении сцепления образцов как из искусственных, так и природных материалов

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для определения механических свойств горных пород

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки твердости почвы

Изобретение относится к технике контроля и исследования материалов и изделий и может быть использовано для определения параметров рельефа поверхности и механических характеристик материалов с субмикронным и нанометровым пространственным разрешением

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа материалов путем определения их твердости и может быть использовано для определения физико-механических характеристик растущих деревьев, пиломатериалов, деревянных строительных конструкций и т.п

Изобретение относится к технике испытания твердых материалов на микротвердость

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов путем вдавливания индентора в поверхность образца с заданной нагрузкой, а именно к способам определения статического модуля упругости Юнга. Сущность: совместно используют экспериментальное вдавливание индентора и компьютерное моделирование вдавливания индентора методом конечных элементов. Проводят экспериментальное сканирование поверхности частицы, вдавливание индентора в наночастицу заданной силой и определение по упругой составляющей экспериментальной глубины проникновения индентора. Осуществляют генерацию электронной геометрической модели наночастицы, формируют и решают методом конечных элементов контактную задачу вдавливания индентора в частицу в серии экспериментов при постоянном усилии индентирования. Путем варьирования значением модуля упругости добиваются нулевой разницы между экспериментальной и расчетной глубиной проникновения индентора, определяют модуль упругости частицы, соответствующей нулевой разнице расчетной и экспериментальной глубин. Технический результат: разработка способа определения модуля упругости материала микро- и наночастиц произвольной формы. 4 ил.
Наверх