Способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта



Способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта
Способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта

 


Владельцы патента RU 2499239:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "РАДУГА" ИМЕНИ А.Я. БЕРЕЗНЯКА" (RU)

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций, и может быть использовано в машиностроении для определения характеристик собственных колебаний испытываемого объекта. Способ включает последовательное двукратное механическое возбуждение испытываемого объекта гармоническими силами с пошагово изменяемой частотой, создаваемыми электродинамическими вибраторами, с разными массами подвижных частей при первом и втором возбуждениях, установленными в неизменных точках испытываемого объекта, измерение вибраций (перемещений, скоростей или ускорений), построение амплитудных и фазовых частотных характеристик или синфазных и квадратурных составляющих вибраций. Технический результат заключается в повышении точности измерений при экспериментальном определении собственных частот и обобщенных масс колеблющихся конструкций испытываемого объекта. 1 ил.

 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций, обеспечивает экспериментальное определение характеристик собственных колебаний испытываемого объекта и может быть использовано в автостроении, машиностроении, ветроэнергетике и т.д.

Известный способ резонансных испытаний («Авиационная энциклопедия», НИ «БРЭ», ЦАГИ им. проф. Н.Е.Жуковского, Москва, 1994 г., стр.479-480) включает механическое возбуждение испытываемого объекта гармоническими силами с пошагово изменяемой частотой, измерение вибраций (перемещений, скоростей или ускорений), построение амплитудных и фазовых частотных характеристик или синфазных и квадратурных составляющих вибраций, определение резонансных частот и амплитуд, собственных форм колебаний, декрементов колебаний и обобщенных масс. Возбуждение колебаний осуществляют электординамическими вибростендами (ЭДВ) в одной или нескольких точках испытываемого объекта. В последнем случае используют силы возбуждения с фазовыми сдвигами 0 или 180° и различными амплитудами и единой частотой. Измерения проводят при неизменных амплитудах сил возбуждения. Все данные признаки присутствуют (являются общими) и в предлагаемом техническом решении.

Недостатком принятого в качестве прототипа известного способа резонансных испытаний является то, что определяемые известным способом резонансные частоты и обобщенные массы не являются собственными частотами и обобщенными массами испытываемого объекта, а являются соответствующими характеристиками системы, состоящей из испытываемого объекта, совокупности подвижных частей вибраторов и устройств, соединяющих объект испытаний с подвижными частями вибраторов, что особенно существенно для объектов малой массы.

Предлагаемым изобретением решается задача экспериментального определения частот и обобщенной массы собственно испытываемого объекта.

Для достижения названного технического результата предлагается способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, включающий последовательное двукратное механическое возбуждение испытываемого объекта гармоническими силами с пошагово изменяемой частотой, создаваемыми электродинамическими вибраторами, с разными массами подвижных частей при первом µ1i и втором µ2i возбуждениях, установленными в неизменных точках Bi (i=1,…n) испытываемого объекта, измерение вибраций (перемещений, скоростей или ускорений), построение амплитудных и фазовых частотных характеристик или синфазных и квадратурных составляющих вибраций; определение резонансных частот fr1 и fr2 и амплитуд вибраций ur1(Bi) и ur2(Bi) при первом и втором возбуждениях и вычисление для каждого тона колебаний собственных частот fs и обобщенных масс ms(В) испытываемого объекта, приведенных к выбранной точке возбуждения В, перемещение которой приняты за обобщенные координаты, как комбинации резонансных частот fr1 и fr2 и амплитуд ur1(Bi) и ur2(Bi) по формулам:

f S = f r 1 f r 2 Δ m r 2 ( B ) Δ m r 1 ( B ) f r 2 2 Δ m r 2 ( B ) f r 1 2 Δ m r 1 ( B ) ,

m S ( B ) = Δ m r 2 ( B ) f r 2 2 Δ m r 1 ( B ) f r 1 2 f r 1 2 f r 2 2 ,

где

Δ m r k ( B ) = i = 1 n μ k i u r k 2 ( B i ) u r k 2 ( B ) ,

а масса подвижных частей µki определяется как сумма масс подвижной части вибратора, других элементов, крепежа, грузов, связанных с подвижной частью данного вибратора и (или) установленных на испытываемом объекте в точке Bi.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что возбуждение производят дважды с одних и тех же точек возбуждения Bi гармоническими силами с неизменными амплитудами сил электродинамическими вибраторами с разными массами µki (k=1, 2) подвижных частей, при каждом возбуждении определяют резонансные частоты fr1 и fr2 и амплитуды резонансных колебаний ur1(Bi) и ur2(Bi) в точках возбуждения Bi, а собственные частоты fs и обобщенные массы ms(B) испытываемого объекта, приведенные к выбранной точке возбуждения В, перемещение которой приняты за обобщенные координаты, для каждого тона колебаний вычисляют как комбинации резонансных частот fr1 и fr2 и амплитуд ur1(Bi) и ur2(Bi) по формулам:

f S = f r 1 f r 2 Δ m r 2 ( B ) Δ m r 1 ( B ) f r 2 2 Δ m r 2 ( B ) f r 1 2 Δ m r 1 ( B ) ,

m S ( B ) = Δ m r 2 ( B ) f r 2 2 Δ m r 1 ( B ) f r 1 2 f r 1 2 f r 2 2 , где

Δ m r k ( B ) = i = 1 n μ k i u r k 2 ( B i ) u r k 2 ( B ) ,

и масса подвижных частей µki определяется как сумма масс подвижной части вибратора, других элементов, крепежа, грузов, связанных с подвижной частью данного вибратора и (или) установленных на испытываемом объекте в точке Bi.

Благодаря наличию указанного отличительного признака в совокупности с известными приобретается возможность экспериментального определения величин собственных частот и обобщенных масс непосредственно испытываемого объекта, свободных от ошибок, вносимых испытательным оборудованием.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенный способ неизвестен на уровне техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».

Предложенное решение может найти применение везде, где требуется определение собственных частот колебаний и соответствующей им обобщенной массе, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».

В качестве иллюстрации способа рассмотрим определение собственных частот и обобщенных масс двух первых тонов колебаний цельноповоротной трапециевидной пластины переменной толщины со свободными краями (фиг.1), закрепленной по оси вращения. Масса пластины М=10,8 кг. Возбуждение осуществлялось с точки В (фиг.1) электродинамическим вибраторами с массами подвижных частей µ1=0,44 кг и µ2=1,06 кг. Получены два первых тона колебаний с резонансными частотами fr1 и fr2, узловыми линиями I-I и II-II соответственно. По приведенным формулам для каждого тона колебаний рассчитаны обобщенные массы подвижных частей Δmr1(B) и Δmr2(В), собственные частоты fs и обобщенные массы пластины ms(B), приведенные к точке возбуждения В по формуле CS=mS(B)ηSS2, где ηSS - расстояния от точки возбуждения до соответствующей узловой линии, рассчитаны величины CS, ms(B) являются обобщенными массами пластины, при выборе в качестве обобщенных координат углов поворота пластины относительно узловых линий. Результаты приведены в таблице 1.

Способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, включающий механическое возбуждение испытываемого объекта гармоническими силами с пошагово изменяемой частотой, измерение вибраций (перемещений, скоростей или ускорений), определение резонансных частот и амплитуд вибраций, отличающийся тем, что возбуждение производят дважды с одних и тех же точек возбуждения Bi гармоническими силами с неизменными амплитудами сил электродинамическими вибростендами с разными массами µki (k=1, 2) подвижных частей, при каждом возбуждении определяются резонансные частоты fr1 и fr2 и амплитуды резонансных колебаний ur1(Bi) и ur2(Bi) в точках возбуждения Bi, а собственные частоты fs и обобщенные массы ms(B) испытываемого объекта, приведенные к выбранной точке возбуждения В, перемещение которой приняты за обобщенные координаты, для каждого тона колебаний вычисляют как комбинацию резонансных частот fr1 и fr2 и амплитуд ur1(Bi) и ur2(Bi) по формулам:
f S = f r 1 f r 2 Δ m r 2 ( B ) Δ m r 1 ( B ) f r 2 2 Δ m r 2 ( B ) f r 1 2 Δ m r 1 ( B ) ,
m S ( B ) = Δ m r 2 ( B ) f r 2 2 Δ m r 1 ( B ) f r 1 2 f r 1 2 f r 2 2 ,
где
Δ m r k ( B ) = i = 1 n μ k i u r k 2 ( B i ) u r k 2 ( B ) ,
и масса подвижных частей µki определяется как сумма масс подвижной части вибратора, других элементов, крепежа, грузов, связанных с подвижной частью данного вибратора и (или) установленных на испытываемом объекте в точке Bi.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания линейным ускорением электромагнитных реле с самовозвратом, и может быть использовано для испытания на центрифуге одновременно более двух реле.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытания электромагнитных реле с самовозвратом на центрифуге. Согласно способу на центрифугу устанавливают одновременно все испытываемые реле, измерение и контроль параметров реле совмещают и проводят одновременно у всех реле без коммутации проводов за одно увеличение напряжения только одного источника тока Е1 питания катушек одновременно всех реле до напряжения срабатывания всех реле и за одно уменьшение до напряжения возврата всех реле.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации дорожных конструкций, а именно к оценке жесткости и прочности мостовых сооружений как автодорожных, так и железнодорожных.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к методам и средствам диагностики состояния конструкций. При реализации способа на поверхности дорожной конструкции производится ударное воздействие, измерение реакции дорожной конструкции производится датчиками - пьезокерамическими виброакселерометрами, установленными на полосе наката в контрольных точках на различных расстояниях от центра области контакта на поверхности покрытия параллельно оси автомобильной дороги.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для вибрационных испытаний различных изделий. .

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к вибрационным испытаниям конструкций, и может быть использовано в машиностроении для определения динамических характеристик и динамической устойчивости при испытаниях на вибростойкость и исследованиях поведения конструкций при переменных нагрузках и идентификации распределенных механических систем по экспериментальным данным.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций, и обеспечивает экспериментальное определение характеристик собственных колебаний испытываемого объекта и может быть использовано в машиностроении.

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности несущих конструкций в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга технического состояния фундаментов электроприводов насосных агрегатов.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. .

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытательным устройствам, и предназначено для проведения испытаний плоских конструкций. Устройство включает силовой пол, надувную камеру, по контуру которой установлены ограничительные элементы, опорные элементы, прикрепленные к силовому полу и компрессор. Дополнительно оно снабжено передвижными рамами, расположенными над испытываемой конструкцией, компьютером, набором измерительных датчиков-тензопреобразователей, установленных на поверхности испытываемой конструкции, а также закрепленных на передвижных рамах, датчиком давления надувной камеры, контроллером и исполнительным устройством. При этом испытываемая конструкция, перевернутая относительно продольной оси на 180°, уложена на надувную камеру, расположенную непосредственно на силовом полу, опорные элементы установлены поверх испытываемой конструкции. При этом процесс нагружения и регистрации показаний измерительных приборов объединен и автоматизирован. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении точности результатов измерения и автоматизации процесса испытаний. 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к средствам мониторинга технического состояния различных сооружений, и может быть использовано для текущей оценки и прогноза безопасной эксплуатации зданий и/или сооружений при возможных неблагоприятных воздействиях на объект. Оценку предела прочности материала объекта выполняют косвенным путем через оценку модуля упругости, используя приближенные эмпирические зависимости между этими величинами для анализируемых материалов. При этом упругие свойства материала определяют с помощью их подбора в расчетной конечно-элементной математической модели до достижения соответствия расчетных динамических характеристик, как интегральных, так и в контрольных точках объекта при схожих внешних воздействиях к аналогичным экспериментальным характеристикам, которые определяют из спектрального анализа сейсмических сигналов, регистрируемых на обследуемом объекте в этих точках. Технический результат заключается в повышении точности и расширении области применения. 5 ил.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к виброакустическим методам, и может найти применение для физического контроля железобетонных опор со стержневой напрягаемой арматурой. Способ заключается в том, что на опору устанавливают акустический датчик, регистрируют акустическую эмиссию (АЭ), сравнивают ее с ранее полученной, по результатам сравнения судят о физическом состоянии опоры. При этом на опору устанавливают акселерометр, акустический датчик и акселерометр устанавливают на границе заделки опоры в фундамент или в грунт, на опоре закрепляют вибратор и подвергают опору нагрузке, изменяющейся по амплитуде и частоте. На первоначальном этапе определяют резонансную частоту опоры, на данной резонансной частоте регистрируют амплитуду колебаний опоры, суммарную энергию АЭ, количество импульсов АЭ, скорость счета импульсов АЭ от возникающих и развивающихся дефектов, образующихся под воздействием колебаний опоры на резонансной частоте за определенный период времени. Затем полученные результаты заносятся в персональный компьютер под номером опоры, на последующих этапах контроля строят графики изменения амплитуды колебаний опоры и параметров АЭ на ранее установленной резонансной частоте. По характеру изменения значений регистрируемых параметров судят о физическом состоянии опоры и фундамента, о жесткости закрепления опоры в фундаменте или грунте и принимают решение об устранении выявленных дефектов, или замене опоры, или усилении крепления оборудования на опоре. Технический результат заключается в возможности оценки и прогнозирования состояния опор, их остаточного ресурса железобетонной опоры, а также оценки надежности крепления оборудования на опорах. 1 ил.

Стенд содержит раму (1) с установленным на ней с помощью плоских наклонных рессор (4, 5) желобом (2) с закрепленными на его нижней поверхности ребрами жесткости (3). Желоб связан с установленным на раме кривошипно-шатунным приводом с регулируемой частотой вращения его двигателя. Высота передних сменных рессор (5) равна или меньше высоты задних рессор (4). Желоб выполнен с постоянно закрепленной на нем ограничительной задней стенкой (8) и шарнирно закрепленной на его нижней части передней стенкой (10) с возможностью ее фиксации в исходном вертикальном положении фиксатором (11). Под передней стенкой на раме размещен приемный короб (12) для разгрузки в него пробы транспортируемого груза (7). Стенд снабжен прибором для измерения времени разгрузки пробы транспортируемого груза из желоба в приемный короб. Обеспечивается оптимизация параметров проектируемого виброконвейера. 1 ил.

Изобретение относится к области экспериментальных исследований характеристик рассеивания энергии при колебаниях и может быть использовано при исследовании динамических характеристик, прочности и устойчивости конструкций и материалов. В предлагаемом способе возбуждают колебания исследуемого объекта, регистрируют резонансные частоты и кинематический параметр при резонансных частотах, затем путем изменения частоты вынуждающей силы снижают кинематический параметр до выбранной величины, фиксируют ее и соответствующую ей частоту колебаний. По полученным экспериментальным значениям частот и величин кинематического параметра рассчитывают логарифмические декременты колебаний. Технический результат заключается в упрощении проведения процесса исследований. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к исследованию характеристик рассеивания энергии при колебаниях и может быть использовано при исследованиях технических свойств материалов, динамических характеристик конструкций и их устойчивости при переменных нагрузках. В ходе реализации способа возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта, измеряют и регистрируют резонансную частоту fr и амплитуду qr=q(fr) одного из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта на резонансных частотах. Затем путем изменения частоты вынуждающей силы производят расстройку резонанса по частоте на величину Δf и регистрируют амплитуду q1=q(fr-Δf) выбранного кинематического параметра на частоте f1=fr-Δf. Далее возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта на второй частоте f2=fr+Δf, регистрируют амплитуду q2=q(fr+Δf) и вычисляют логарифмический декремент колебаний δ(Δf). Технический результат заключается в упрощении проведения процесса исследований. 1 табл.

Изобретение относится к области экспериментальных исследований характеристик рассеивания энергии при колебаниях и может быть использовано при исследованиях динамических характеристик, прочности и устойчивости конструкций и материалов. При реализации способа ширину резонансных пиков определяют как разность двух характерных частот, полученных при пересечении резонансных кривых на произвольной высоте прямой, параллельной оси частот. Далее логарифмические декременты колебаний рассчитывают по соответствующим формулам. Технический результат заключается в упрощении процесса исследований. 2 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к средствам генерирования вибраций. Устройство содержит вал, основной торцевой ротор, дебалансный ротор, основание, обоймы направляющих, подпружиненную платформу, упругие элементы и привод ротора. При этом привод ротора выполнен в виде торцевого статора. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона вибраций в область малых частот. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к автоматизированным системам мониторинга технического состояния конструкций здания или сооружения в процессе его эксплуатации. Контроль изменений напряженно-деформированного состояния здания и сооружения осуществляется путем вычисления коэффициентов корреляции в матрицах групп тесно связанных сенсоров (ассоциативных групп) над выборками в скользящем временном окне. При этом снижение величины среднего значения коэффициента детерминации сенсора относительно коэффициентов детерминации остальных сенсоров группы свидетельствует о дефекте соответствующего сенсора («дрейф», «запинание», «фиксация»), а снижение величин средних значений коэффициентов детерминации нескольких сенсоров относительно коэффициентов детерминации остальных сенсоров ассоциативной группы является признаком изменения напряженно-деформированного состояния соответствующих элементов конструкции объекта и инициирует процедуру детальных обследований. Анализ показаний сенсоров ведется в пространстве корреляционных характеристик (коэффициентов детерминации), которые нивелируют (игнорируют) такие массовые изъяны в настройках сенсоров, как разброс начальных значений и масштабных коэффициентов. Технический результат заключается в повышении точности системы, ее надежности, расширении межповерочного интервала сенсоров. 8 ил.

Изобретения относятся к контрольно-измерительной технике и могут быть использованы в инженерных сооружениях, оснащаемых системами непрерывного сейсмометрического мониторинга. Способ включает следующие этапы: предварительное обследование инженерного сооружения методом стоячих волн, определение форм собственных колебаний инженерного сооружения, выделение узлов и пучностей форм собственных колебаний инженерного сооружения, установку трехкомпонентных сейсмических датчиков, выполнение непрерывного сейсмометрического мониторинга инженерного сооружения. При этом установку трехкомпонентных сейсмических датчиков осуществляют в местах, соответствующих местам пучностей форм собственных колебаний инженерного сооружения. Устройство включает трехкомпонентные сейсмические датчики, выполняющие непрерывный сейсмический мониторинг инженерного сооружения. При этом установку датчиков осуществляют в местах, соответствующих местам пучностей форм собственных колебаний инженерного сооружения. Технический результат заключается в повышении достоверности определения параметров сейсмических воздействий на инженерное сооружение. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх