Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний



Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний
Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний

 


Владельцы патента RU 2531845:

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

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 области экспериментальных исследований характеристик рассеивания энергии при колебаниях, а именно к способам определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний (комплексным частотным характеристикам), и может быть использовано при исследованиях динамических характеристик, прочности и устойчивости конструкций и материалов.

С резонансным методом обычно [Г.М. Мякишев, Б.И. Рабинович «Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость», М., «Машиностроение», 1971 г., разделы 10.2, 10.3, с.319…329] связывают определение логарифмических декрементов колебаний по ширине резонансного пика на уровне вынужденных колебаний с энергии, составляющей 50% энергии колебаний при резонансе. В этом случае испытуемую конструкцию возбуждают гармонической силой (или моментом) постоянной амплитуды, изменяют частоту вынуждающей силы, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта (амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики: квадратурные и синфазные составляющие откликов), строят по этому параметру резонансные кривые H(f),) (амплитудно-частотные характеристики или составляющие комплексных откликов), находят резонансные частоты fp, как частоты, соответствующие максимумам резонансных кривых H(f), и характерные частоты f2>f1, как частоты, соответствующие точкам пересечения резонансных кривых с прямой, проведенной параллельно оси частот (оси абсцисс) на высоте, равной высоте резонансного пика Нр=H(fp), деленной на √2 (если строят амплитудные частотные характеристики) и на 2 (если строят квадратурные составляющие откликов по перемещению или ускорению или синфазные составляющие откликов по скорости). По величине характерных частот f1 и f2 находят ширину резонансного пика Δf=f2-f1 и по формуле логарифмический декремент колебаний. Все названные признаки, кроме определения ширины резонансных пиков на фиксированной высоте (1/√2)·Нр (если строят амплитудные частотные характеристики) и (1/2)·Нр (если строят квадратурные составляющие откликов по перемещению или ускорению или синфазные составляющие откликов по скорости) для расчетов логарифмических декрементов по приведенной формуле присутствуют в настоящем техническом решении.

Таким способом логарифмические декременты легко определяются, если резонансные пики хорошо выражены и достаточно далеко отстоят друг от друга. В противном случае определение логарифмических декрементов способом, принятым в качестве прототипа, затруднено, а порой и невозможно.

Изобретение направлено на создание способа определения логарифмических декрементов колебаний по резонансным кривым, свободного от упомянутых ограничений.

Предлагается способ определения логарифмических декрементов колебаний, по которому гармонической силой (моментом) или ускорением платформы вибростенда постоянной амплитуды и пошагово изменяемой частотой f возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта (амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики), строят по этому параметру резонансные кривые H(f), находят резонансные частоты fp и высоты резонансных пиков Нр=H(fp), определяют характерные частоты fi(z) и f2(z)>f1(z), как частоты точек пересечения резонансной кривой и прямой, проведенной на произвольной высоте z·Hp(z<1,0-величина спада), параллельно оси абсцисс (оси частот), определяют ширину резонансного пика как разность двух характерных частот Δf(z)=f2(z)-f1(z), (Фиг.1) и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:

, по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;

по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей.

Отличительными признаками изобретения являются следующие: ширину резонансных пиков Δf(z)=f2(z)-f1(z) определяют как разность двух характерных частот f1(z) и f2(z)>f1(z), полученных при пересечении резонансных кривых на произвольной высоте z·Hp (z<1,0) прямой, параллельной оси абсцисс (оси частот), и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:

по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;

по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации решений, содержащих такой признак, не обнаружено. Следовательно, можно сделать заключение о том, что предложенное решение неизвестно до настоящего уровня техники и соответствует критерию охраноспособности - «новое».

Способ может быть осуществлен на образцах материалов, элементах конструкций, на сложных конструкциях с плотным спектром собственных частот при изгибных, крутильных или продольных колебаниях, возбуждаемых силовым или кинематическим способом, и может найти применение в машиностроении, ветроэнергетике, строительстве и т.д., где требуется определять динамические характеристики (частоты, формы и логарифмические декременты колебаний) механических конструкций, в исследовании механических свойств материалов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».

Рассмотрим, например, реализацию способа при изгибных колебаниях летательного аппарата самолетного типа с подвесными двигателями под фюзеляжем. Испытания проводились системой «PRODERA». Возбуждение колебаний осуществлялось электродинамическим вибраторам 20IE 20/С. Измерения колебаний осуществлялись акселерометрами AC-565/1. Первичная информация выдавалась в виде синфазной Rn(f) и квадратурной составляющих комплексных ускорений In(f) характеристики виброускорений n(f) [g] в функции частоты/сигналов акселерометров.

Результаты эксперимента представлены на графиках (Фиг.2) в виде зависимостей логарифмических декрементов колебаний δ oт степени спада z. Величины логарифмических декрементов колебаний, определенные по способу, принятому в качестве прототипа, соответствуют величине δ при z=0,5.

Способ определения логарифмических декрементов колебаний по ширине резонанса равноинтенсивных колебаний, по которому гармонической силой (моментом) или ускорением платформы вибростенда постоянной амплитуды и пошагово изменяемой частотой f возбуждают вынужденные колебания испытуемого объекта, измеряют один из кинематических параметров колебаний испытуемого объекта: амплитуды перемещений, скоростей, ускорений или их комплексные отклики, строят по этому параметру резонансные кривые H(f), находят резонансные частоты fp и высоты резонансных пиков Нр=H(fp), отличающийся тем, что ширину резонансных пиков Δf(z)=f2(z)-f1(z) определяют как разность двух характерных частот f1(z) и f2(z)>f1(z), полученных при пересечении резонансных кривых на произвольной высоте z·Hp (z<1,0) прямой, параллельной оси абсцисс (оси частот), и логарифмические декременты колебаний рассчитывают по формулам:
по амплитудным частотным характеристикам перемещений, скоростей или ускорений;
по квадратурным составляющим комплексных откликов перемещений или ускорений и синфазных составляющих скоростей.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к виброакустическим методам, и может найти применение для физического контроля железобетонных опор со стержневой напрягаемой арматурой.

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.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к испытательной технике, применяемой при прочностных испытаниях (в частности, к испытаниям на прочность электронных плат (ЭП) при изготовлении). Устройство содержит силовой каркас, включающий крепления для установки ЭП и опорные стойки, на которых фиксируется нажимной механизм, измерительный щуп и индикатор. Силовой каркас выполнен из четырех опорных стоек, соединенных стержнями по периметру, причем к двум противоположным стержням крепятся поперечины с установленными на них креплениями для ЭП, с возможностью перемещения ЭП вдоль параллельных стержней и вдоль поперечен. Над ЭП на опорные стойки размещен кондуктор, выполненный из кольца с верхней и нижней сетками, в ячейки которых установлены инденторы до упора в поверхность платы. Над кондуктором на опорные стойки закреплен нажимной механизм, состоящий из крестовины с плитой, а измерительный щуп и индикатор зафиксированы в подвесной узел на поперечинах под ЭП. Количество точек установки инденторов определяется по формулам. Технический результат: разработка простого нагрузочного устройства для испытаний на механические воздействия ЭП. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к испытанию колонн при центральном и внецентренном сжатии, а также элементов решетки ферм промышленных и гражданских сооружений большого габарита. Способ модернизации двухколонной универсальной испытательной машины с гидравлическим и механическим приводами и основанием, неподвижно заанкеренным в фундаменте, на котором жестко закреплена неподвижная П-образная рама, состоящая из пары параллельных друг другу колонн, оголовки которых соединены друг с другом в единое целое траверсой с гидропульсатором, а также имеющей подвижную по вертикали раму, собранную из верхней опорной траверсы и подвешенной к ней на паре винтовых тяг нижней траверсы подвижной рамы, перемещаемой по вертикали червячным приводом. Гидропульсатор демонтируют, освобождают центральное сквозное отверстие в неподвижной траверсе, демонтируют подвижную траверсу подвижной рамы, а винтовые тяги подвижной рамы присоединяют фланцевыми гайками к траверсе неподвижной рамы. Корпус гидропульсатора неподвижно монтируют по центру на фундаменте машины, снабжают его плунжер сферическим шарниром, с пульта управления включают червячный привод, корректируют и фиксируют проектную отметку по высоте верхней опорной траверсы подвижной рамы. Расширяют пределы испытаний колонн по высоте до 5…6 м, оголовок испытываемой колонны снабжают сферическим шарниром, подтягивают колонну вверх, пропускают ее сквозь освободившееся отверстие в траверсе неподвижной рамы, упирают сферический шарнир оголовка по центру в верхнюю опорную траверсу на проектной отметке. Технический результат состоит в снижении трудоемкости испытаний моделей колонн крупного масштаба, повышении точности испытаний в действующих лабораториях университетов и институтов. 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике. Способ реализуют следующим образом. На испытуемое изделие воздействует гармоническая вибрация, воспроизводимая на вибростенде и являющаяся эквивалентной ударным воздействиям, возникающим при транспортировании изделия. Предварительно расчетом определяют параметры импульса силы гармонической вибрации Iгв, определение импульса силы проводят во всем диапазоне частот 5-60 Гц. Затем проводят сравнение полученных импульсов Iгв≥Iу, где Iу - импульс силы эквивалентного ударного воздействия, при близости импульсов силы, при этом частота вибрационного воздействия, на которой был получен близкий к среднему значению импульса силы ударного воздействия импульс силы гармонической вибрации Iгв, соответствующий условию Iгв≥Iу, принимается в качестве частоты, на которой проводят испытания на транспортирование. Технический результат заключается в возможности замены испытаний на транспортирование испытаниями на гармоническую вибрацию. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано для исследования систем виброизоляции. Стенд содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами, и регистрирующую аппаратуру. При этом на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, в т.ч. два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата, при этом один компрессор установлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции. Эта система включает в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана. Последние, так же как и штатные резиновые виброизоляторы компрессора, установлены на жесткой переборке, которая через вибродемпфирующую прокладку установлена на основании, а на жесткой переборке, между компрессорами, закреплен вибродатчик, сигнал с которого поступает на усилитель и регистрирующую аппаратуру, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот. Затем сравнивают полученные амплитудно-частотные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области испытаний конструкций или сооружений на вибрацию и ударные нагрузки, а именно к методам и средствам диагностики технического состояния строительных объектов. При реализации способа строят математическую модель сооружения, устанавливают адекватность колебаний реального сооружения и его модели, определяют энергетический параметр для каждого из элементов сооружения в выбранных точках и определяют изменение энергетического параметра сооружения. При текущих значениях изменений энергетического параметра, отличающихся от единичного значения в пределах заданного порогового значения, выносится суждение об отсутствии в соответствующих точках регистрации напряженно-деформированных состояний, при превышении значением изменения энергетического параметра заданного порога с последующим непрерывным ростом значения делается вывод о наличии напряженно-деформированных состояний контролируемого объекта в такой точке. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности определения деформационно-напряженного состояния контролируемого объекта, возможности использования способа при построении автоматизированных систем мониторинга строительных конструкций зданий, расширении функциональных возможностей, а также в расширении области применения. 4 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам вибрационной диагностики, и может быть использовано для мониторинга технического состояния агрегатов гидравлических систем в автоматических системах контроля. При реализации способа до начала анализа тестируемых объектов гидропривода определяют характер вибрационных сигналов, снимаемых с исправных агрегатов, в качестве которых брались новые и прошедшие ремонт, и составляется база данных по типам и маркам агрегатов (N новых и М прошедших ремонт). Для этого с помощью датчиков, закрепляемых на корпусе диагностируемого объекта, регистрируется и обрабатывается амплитудно-частотный спектр объекта при его работе в номинальном режиме. Амплитуда сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата будет вычисляться с учетом амплитуд новых и отремонтированных агрегатов на малом участке частоты и их числа соответственно. Таким образом, в базе данных по спектрам исправных машин формируется амплитудно-частотный спектр идеального агрегата определенной марки, а также определяются зоны вибрационного контроля, соответствующие различным состояниям агрегатов. При тестировании производят сравнение измеренного спектра обследуемого объекта и идеального агрегата и делают вывод о наличии или отсутствии дефектов. Технический результат заключается в расширении области диагностирования, возможности диагностики агрегатов в закрытом корпусе без доступа к отдельным механизмам, повышении точности при определении вида неисправности. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для проведения испытаний на надежность электронных плат (ЭП) и их компонентов к комбинированным механическим и тепловым воздействиям. Целью изобретения является разработка комбинированного способа испытаний на механические и тепловые воздействия ЭП при задаваемой нагрузке. Указанная цель достигается тем, что испытания проводят в два этапа. На первом этапе точки приложения нагрузки и точку с максимальным перемещением (прогиб) определяют расчетным путем по огибающим максимальных значений перемещений из результатов испытаний предварительно разработанной конечно-элементной модели прибора с ЭП на всех этапах штатной эксплуатации, а величину нагрузки в каждой из выбранных точек определяют по формуле: где δj(xi, yi) - перемещение в j точке, под влиянием нагрузки, приложенной в i точке; Pi(xj, yj) - нагрузка, приложенная в точке i; G - коэффициент пропорциональности, связывающий перемещение с нагрузкой и цилиндрической жесткостью платы; - цилиндрическая жесткость платы (E - модуль упругости материала ЭП, h - толщина ЭП, ν - коэффициент Пуассона материала ЭП), а также нагружение выбранных точек проводят последовательно, контролируя перемещения в остальных точках, и при необходимости увеличивают перемещение в последующих точках, определяя максимальное перемещение по формуле где δmax(xj, yj) - максимальное перемещение в точке j; ∑ i = 1 N δ j ( x i , y i ) - суммарное перемещение в j точке; N - количество точек приложения нагрузки (N≥1); j - номер точки с максимальным перемещением; i - номер текущей точки с перемещением; Δ - погрешность задания перемещения, при этом в оснастке для установки ЭП обеспечивают граничные условия, аналогичные условиям крепления ЭП в составе прибора и напряжения, возникающие в ЭП, не превышают допустимых значений для материала ЭП и установленных на ЭП комплектующих элементов, а при проведении приемных испытаний максимальное перемещение определяют по формуле где η - коэффициент запаса прочности материала по перемещению. При этом с использованием метода акустической эмиссии (АЭ) в процессе деформирования контролируют возникновение повреждений в конструкции ЭП. При отсутствии повреждений в конструкции ЭП переходят ко второму этапу. Оснастку с ЭП устанавливают в термокамеру и проводят испытания на термоциклирование, причем количество термоциклов и диапазон изменения температур, действующих на ЭП, соответствует требованиям приемных испытаний ЭП, при этом с использованием метода АЭ в процессе термоциклирования ЭП контролируют возникновение повреждений на ЭП, а по окончании испытаний на термоциклирование выполняют проверку работоспособности ЭП. Дополнительный эффект получают за счет того, что по окончании первого этапа проводят термоциклирование с половиной числа термоциклов, соответствующих требованиям приемных испытаний ЭП, затем извлекают оснастку с ЭП из термокамеры и переустанавливают ЭП в оснастке, поворачивая ее к инденторам обратной стороной, вновь создают прогиб ЭП и проводят повторное термоциклирование с половиной числа термоциклов, соответствующих требованиям приемных испытаний ЭП. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх