Устройство для моделированиямеханических нагрузок

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >8409тт8 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено05.09. 79 (21) 2814817/18-24 с присоединением заявки И (23 ) Приоритет (51)M. Кл.

8 06 G 7/68

Гееударетееилый кемитет

СССР ио делам изабретеиий и етеиытий

Опубликовано 23.06.81- Бюллетень М 23 (53) УД К 681. 333 (088,8) Дата опубликования описания 25 .06.81 (72) Автор. изобретения (1

А. Н. Гуржий

Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя СССР (71) Заявитель (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

НАГРУЗОК

Изобретение относится к вычислительной технике в частности к устройствам для моделирования амплитуд механических нагрузок, представ— ленных в виде электрического напряжения,и может быть использовано при моделировании амплитуд механических нагрузок различных конструкций.

Известно устройство, содержащее дешифраторы выходы которых подклю10 чены ко входам счетной матрицы, а входы — к выходу счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом ключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом генератора импуль15 сов, а второй — с выходом нуль-органа, первый вход которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение, а второй — к выходу коммутирующего блока, первый вход которого соединен с выходом блока определения знака производной, и блок памяти(1).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст2 ройство для моделирования механических нагрузок, которое содержит дешифраторы, выходы которых соединены со вхоДами счетной матрицы, а входы соединеньт с выходами счетчика импульсов и входами преобразователя код — напряжейие, выход преобразователя код— напряжение соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, со вторым входом которого соединен

r генератор импульсов, а выход ключевого элемента соединен со входом счетчика импульсов, причем второй вход нуль-органа соединен с выходом коммутирующего элемента, первый вход которого соединен с выходом блока памяти и с первым входом вычитателя,а второй вход коммутирующего элемента соединен с выходом вычитателя, второй вход которого соединен со входом уст- . ройства и входами блока памяти и блока определения знака производной (2), Йедостатком устройства является

840968 запоминание избыточной информации обусловленной наличием в исследуемом сигнале локальных экстремумов,т.е. таких как экстремумов, разность значений между которыми не превышает

5 заданной величины), Цель изобретения — повйшение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования механических нагрузок, содержащее блок определения знака производной, выход которого подключен к первым входам блока памяти, переключателя и счетчика импульсов, выходы которого 1S соединены с входами преобразователя код-напряжение и с группами входов первого и второго дешифраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам счетной матрицы, выход 20 блока памяти соединен с первым входом вычитателя и со вторым входом переключателя, выход которого подключен к первому входу нуль-органа, выход которого соединен с первым входом ключе- g5 вого элемента, выход которого подклю-; чен ко второму входу сЧетчика импульсов, второй вход блока памяти соединен со вторым входом вычитателя, входом .блока определения знака произ- Зо водной и со входом устройства, выход вычитателя подключен к третьему входу переключателя, выход преобразователя код — напряжение соедйнен со вторым входом нуль-органа, выход гене- 15 ратора подключен ко второму входу ключевого элемента, введены блок сравнения кодов и элементы И, выходы которых подключены к входам соответствующих дешифраторов, выходы счетчика 4п импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока определе- 4s ния.знака производной.

На чертеже представлена структурная схема устройства для моделирования механических нагрузок.

Устройство состоит из блока 1 определения знака производной, блока 2 памяти переключателя 3, счетчика

4 импульсов, элементов И 5 и 6. Выходы счетчика 4 импульсов подключены

iso входам преобразователя 7 код-напряжение, ко входам блока 8 сравнения кодов и ко входам дешифраторов

9 и 10, выходы которых подключены ко, входам счетной матрицы 11. Выход преобразователя 7 код-напряжение подключен к входу нуль-органа 12, выход которого через первый вход ключевого элемента 13 подключен ко входу счетчика 4 импульсов, а к первому входу ключевого элемента 13 подключен выход генератора 14 импульсов.

Выход блока 2 памяти подключен к первому входу вычитателя 15 и при установке переключателя 3 в положение

16 — ко второму входу нуль-органа

12. Вход устройства подключен ко входам блока 1 определения знака производной блока 2 памяти и вычитателя

15, выход которого при установке переключателя 3 в положение 17 подключен ко второму входу нуль-органа

12, а выходы элементов И 5 и 6 подключены, соответственно, к управляющим входам дешифраторов 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

При достижении входным напряжением U максимального или минимального значений изменяется знак производной напряжения и срабатывает блок 1 определения знака производной, на выходе которого появляется, соответственно, положительный или отрицательный импульс. Если, например, напряжение Q» достигло своего минимального значения, передний фронт отрицательного импульса с выхода блока 1 определения знака производной поступает на второй вход элемента И 6 и при наличии на первом входе элемента И б разрешающего импульса с выхода блока 8 сравнения кодов осуществляет перепись ранее измеренного кодового значения перепада из счетчика 4 импульсов в дешифратор 10. Задний фронт этого же импульса устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов, устанавливает переключатель 3 в положение 16 и разряжает блох 2 памяти {в простейшем случае в качестве блока памяти может .быть использован пиковой детектор)

После этого блок 2 памяти начинает запоминать увеличивающееся входное напряжение U, которое сравнивается нуль-органом 12 с выходным напряжением преобразователя 7 код — напряжение. Если значение напряжения на выходе блока 2 памяти больше значения выходного напряжения преобразователя 7 код - напряжение, нуль-орган !

2 выдает разрешение на первый вход

5 84096 ключевого элемента 13 и импульсы с выхода генератора 14 импульсов поступают через второй вход ключевого эле- . мента 13 на вход счетчика 4 импульсов, увеличивая записанное в нем число.Это приводит к увеличению выходного напряжения преобразователя 7 код-напряжение и процесс уравновешивания продолжается до достижения равенства значений напряжения с выхода блока 2 памяти и выходного напряжения преобразователя

7 код — напряжение.

При достижении входным напряжением 0» значения максимума передний фронт положительного импульса с выхода блока 1 определения знака производной поступает на второй вход элемента И 5 и при наличии на первом входе элемента И 5 разрешающего импульса с выхода блока 8 сравнения кодов осу- р ществляет перепись измеренного кодового значения максимума из счетчика

4 импульсов в дешифратор 9. Задний фронт положительного импульса устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов и переключатель 3 — в положение 17, Уменьшающееся входное напряжение при этом поступает на второй вход вычитателя 15, на первый вход которого поступает напряжениеО„ „ 1 с выхода блока 2 памяти. С выхода вычитателя

15 разность напряжений х Х- О поступает на вход нуль-органа 12, который сравнивает названную разность напряжений с выходным напряжением 0пкк пре-M образователя 7 код-напряжение. В процессе работы при нарушении равенства

Ц,КК=UX X Ug нуль-орган 12 выдает разрешение на первый вход ключевого элемента 13 и импульсы с выхода гене- аО ратора 14 импульсов через второй вход ключевого элемента 13 поступают навход счетчика 4 импульсов, увеличивая записанное в нем число. Увеличение числа в счетчике 4 импульсов приводит,4 в свою очередь к увеличению выходного напряжения 0 Н1 преобразователя код— напряжение и процесс уравновешивания продолжается до достижения равенства цпнк = 1-11 ох 1 х S0

При достижении входным напряжением значения последующего минимума снова срабатывает блок 1 определения знака производной и передний фронт отри- у цательного импульса поступает на второй вход элемента И б и при наличии на первом входе элемента И б разрешающего импульса с выхода схемы 8 сравнения кодов осуществляет перепись кодового значения очередного перепада из счетчика 4 импульсов в дешифратор 10.

Задний фронт отрицательного импульса снова устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов, переключатель 3 — в положение 16, разряжает блок 2 памяти и в дальнейшем описанная работа устройства повторяется.

Исключение запоминания избыточной информации, обусловленной наличием в исследуемом сигнале локальных экстремумов(т.е. таких экстремумов, разность значений между которыми не превышает заданной величины — конкретной для каждой иследуемой конструкции ) осуществляется следующим образом.

Перед началом работы устройства в блоке 8 сравнения кодов устанавливают кодовое значение, равное кодовому значению тех локальных максимумов, которые вместе с соотвествующими перепадами необходимо исключить из рассмотрения, поскольку они не оказывают влияния на усталостную прочность конструкции, находящейся под действием моделируемой механической .нагрузки. В процессе работы устройства при равенстве значений кода измеряемого максимума со значением кода, установленного в блоке 8 сравнения кодов,на ее выходе появляется разрешающий сигнал который поступает на первые входы элементов И 5 и 6, Этим обеспечивается перепись измеренных кодовых значеьий максимума и соответствующего ему перепада в дешифраторы, 9 и 10. Если же значение кода максимума оказывается меньше значения кода, установленного в блоке 8 сравнения кодов, разрешающий сигнал на ее выходе отсутствует переписи измеренных кодовых значений максимума и перепада не происходит и такое сочетание значений максимума и перепада не учитывается при моделировании.

При изменении входного. напряжения от минимума до максимума дешифраторы

9 и 10 определяют накопительную ячейку в счетной матрице 11, куда в соответствии с измеренными значениями максимума и перепада записывается единица. В счетной матрице 11 каждому

4 возможному сочетанию значений максикумов и перепадов амплитуд механичес-, ких нагрузок соответствует своя накопительная ячейка. Таким образом, в процессе работы устройства в каж дой накопительной ячейке счетной мат4

84096 рицы 11 образуются повторений данных сочетаний значений максимумов и перепадов, которые являются ординатами двумерного дискретного закона распределения и представляют собой результат моделирования механических нагрузок по методу максимумов и перепадов. Из полученного таким .образом двумерного дискретного закона распределения максимумов и перепадов 10 амплитуд механических нагрузок можно получить информацию о прочностных характеристиках материалов конструкций, находящихся под действием таких механических нагрузок. 15

Использование блока сравнения кодов и двух элементов И выгодно отличает предлагаемое устройство для моделирования механических нагрузок от известных устройств, так оно 20 позволяет уменьшить объем запоминаемой информации путем исключения запоминания избыточной .информации, и значительно снизить аппаратурную сложность устройства. 25

Формула изобретения

Устройство для моделирования ме- 30 ханических нагрузок, содержащее блок определения знака производной, выход которого подключен к первым входам блока памяти, переключателя и счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами преобразователя коднапряжение и с группами входов первого

8 8 и второго дешифраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам счетной матрицы, выход блока памяти соединен с первым входом вычитателя и со вторым входом переключателя, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, выход которого подключен ко второму входу счетчика импульсов, второй вход блока памяти соединен со вторым входом Фычитателя, входом блока определения знака произ-. водной и со входом устройства, выход вычитателя подключен к третьему входу переключателя, выход прербразователя код — напряжение соединен со вторым входом нуль-органа, выход генератора подключен ко второму входу ключевого элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены блок сравнения кодов и элементыИ, выходы которых подключены к входам соответствующих дешифраторов выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых. соединены с выходом блока определения знака производной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 404102, кл. G О6 8 7/68, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

У 579637, кл. G 06 8 7/68, 1976 (прототип).

840968

Заказ 4771/76 Тираж 745

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель И. Дубинина

Редактор Н. Пушненкова Техред H.Áàáóðêà Корректор H. Бабинец