Устройство для электромагнитного моделирования

 

и сесо юенал н@™н x "кеg

O n И СЖ"Н- й"

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 07352

Союз Советских

Социдлистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

М.Кл. G 06g 7/68

Заявлено 01,1Х.1972 (№ 1825555/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 21.Х1Л973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 22.1\ .1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам нзооретвний н открытий

УДК 081 333 (088.8) Авторы изобретения

А. О. Дитман и H. В. Алексеев

Заявители Ленинградский институт водного транспорта и Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

КРУЧ ЕН ИЯ СТЕР)К Н Е Й

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при решении задач теории упругости и кручения призматических стержней.

Известно устройство для электромагнитного моделирования кручения стержней.

Известное устройство основано на реализации математической аналогии между электромагнитным полем звуковой частоты и полем касательных напряжений в сечении призматического стержня. Аналоговое устройство позволяет весьма эффективно исследовать поле касательных напряжений при кручении однородных и составленных из различных материалов стержней, измерять осевые перемещения поперечного сечения и строить распределение по сечению стержня функцией напряжений.

Однако определение основной характеристики — крутильной жесткости призматического стержня — может быть проведено лишь очень трудоемкими методами численного интегрирования, требующими, кроме того, измерения касательных напряжений или осевых перемещений по всему поперечному сечешпо.

Это ограничивает применеш1е описанного устройства.

Предлагаемое устройство позволяет в одни прием измерить жесткость призматического стержня с произвольным многосвязанным поперечным сечением.

Предло>кенное устройство для электромап!итного моделирования кручения стер>кней, содержащее модель исследуемого поля, источник питания, блок конденсаторов и кольца Гельмгольца, отличается тем, что, с целью расширения класса решаемых задач по определению крутильной жесткости призматических стержней произвольного поперечного се10 чения, оно содержит интегрирующий индукционный датчик жесткости, представляющий собой плоскую распределеш1ую по поверхности пластины катушку, число витков которой на единицу длины Ilðoïoðöèottÿëüt.о раecToя1г нию от прямолинейной ос» катушки, причем для определения жесткости исследуемая itoдель, вырезанная из алюмшшевой фольги, укладывается на поверхность катушки-датчика, Вьlход которого подкл10 1 ается ко вход> пзме20 рнтельного блока, и измеряется напряжение, индуцнруемое моделью, являющееся аналогом жесткости, Сущность предложенного устройства поясняется чертежом.

25 Устройство состоит из источи!!ка питания

1, блока конденсаторов 2, колец Гельмгольца

8, плоской, распределенной Ilo поверхности пластины катушки 4, представляющей собой интегрирующий индукционный датчик жест:;0 кости, модели 5 поперечного сечения стерж407352

Предмет изобретения (:Г)ста))н Гсдн E. Ти)иоанна

Текрсд T. Миронова

1 сд))ктор Б. Наикииа

1,орректор E. Михеева

I.(;i (, о I О;7 и раж б47 Подписное

UHIIl l((((! «.,дар; нонн« «к«)иi,i i;i (.)н)ета МГнннстр«н (.(.(:Р

il«дедам н)ноорстеи)!Й н отк()ытн(!

Москва, 5h,-з>, 1)а) )искал н l6., д. -1/Ь а„„.) pcs ()):нн. 1:I I. К Г, )о)иск:)i i) )н)()н))деiiiii н )днт дн . l), )н)днп)н)() ill н кнн)к)нн) T«l)i овлн ия, изготовленной из алюминиевой фольги и измерительного блока б, представляющего собой двухкоординатный компенсатор переменного тока.

Определение крутильной жесткости стержня на предлагаемом устройстве производится черезвычайно просто. Из алюминиевой фольги толщиной 12 — 30 мкм вырезают в удобном масштабе, профиль поперечного сечения стержня и укладывают на индукционный датчик кесткости. Напряжение, индуцируемое в катушке и измеряемое с помощью измерительного блока, пропорционально геометрической характеристике профиля 1 и его крутильной жесткости.

Определение величины 1 с использованием известных методов моделирования связано обычно с построением линий равных значений одной из функций кручения и последующим численным интегрированием. Задача осложняется при рассмотрении многосвязанных областей и тем более поперечных сечений стержней, составленных из различных материалов.

Применение электромагнитной аналогии позволяет определять величину измерением (в один прием) лишь одной величины — напряжения, индуцпруемого в катушке 4. При этом на поперечное сечение не накладывается никаких ограничении: оно может быть любой связности и составлено из различных материалов. Для магнитного поля ш(дукционного тока аналогичной интегральной характернстш;ой будет ьслн шна М., измерение которой производится следующим образом. Лист фольги кладут на соответствующим образом изготовленную катушку 4, помещенную в переменном

5 магшпном поле (генератором которого слукат I:атушки Гельмгольца 8 диаметром 2,5м), после чего с помощью измерительного устройства в один прием снимают показание Мэ.

1)ольшое количество проведенных конт1О рольных опытов, сравнение результатов с ана:п) гическпми решениями позволяет сделать выводы об исключительной эффективности использования электромагнитной аналогии для получсния геометрической характеристики жесткости Ув. Погрешность получаемых ре:ультатов составляет пе более 2о/о.

Устройство для электромагнитного моделирования кручения стержней, содержащее модель, геометрически подобную исследуемому полю, блок конденсаторов, соединенный с источником питания и кольцами Гельмгольца, 2Б и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оцо содержит расположенную между кольцами Гельмгольца плоску10, распределенную по поверхности пластины катушку, соеди30 пенную с измерительным блоком, на которой установлена модель, геометрически подобная

;:сследуемому полю.